mm: memcg/slab: charge individual slab objects instead of pages
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/mman.h>
25 #include <linux/pagemap.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/error-injection.h>
29 #include <linux/hash.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/cleancache.h>
39 #include <linux/shmem_fs.h>
40 #include <linux/rmap.h>
41 #include <linux/delayacct.h>
42 #include <linux/psi.h>
43 #include <linux/ramfs.h>
44 #include <linux/page_idle.h>
45 #include "internal.h"
46
47 #define CREATE_TRACE_POINTS
48 #include <trace/events/filemap.h>
49
50 /*
51  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
52  */
53 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
54
55 #include <asm/mman.h>
56
57 /*
58  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
59  * though.
60  *
61  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
62  *
63  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
64  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
65  *
66  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
67  */
68
69 /*
70  * Lock ordering:
71  *
72  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
73  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
74  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
75  *        ->i_pages lock
76  *
77  *  ->i_mutex
78  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
79  *
80  *  ->mmap_lock
81  *    ->i_mmap_rwsem
82  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
83  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
84  *
85  *  ->mmap_lock
86  *    ->lock_page               (access_process_vm)
87  *
88  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
89  *    ->mmap_lock               (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
90  *
91  *  bdi->wb.list_lock
92  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
93  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
94  *
95  *  ->i_mmap_rwsem
96  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
97  *
98  *  ->anon_vma.lock
99  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
100  *
101  *  ->page_table_lock or pte_lock
102  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
103  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
104  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
105  *    ->pgdat->lru_lock         (follow_page->mark_page_accessed)
106  *    ->pgdat->lru_lock         (check_pte_range->isolate_lru_page)
107  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
108  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
109  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
110  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
111  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
112  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
113  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
114  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
115  *
116  * ->i_mmap_rwsem
117  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
118  */
119
120 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
121                                    struct page *page, void *shadow)
122 {
123         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
124         unsigned int nr = 1;
125
126         mapping_set_update(&xas, mapping);
127
128         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
129         if (!PageHuge(page)) {
130                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
131                 nr = compound_nr(page);
132         }
133
134         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
135         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
136         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
137
138         xas_store(&xas, shadow);
139         xas_init_marks(&xas);
140
141         page->mapping = NULL;
142         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
143
144         if (shadow) {
145                 mapping->nrexceptional += nr;
146                 /*
147                  * Make sure the nrexceptional update is committed before
148                  * the nrpages update so that final truncate racing
149                  * with reclaim does not see both counters 0 at the
150                  * same time and miss a shadow entry.
151                  */
152                 smp_wmb();
153         }
154         mapping->nrpages -= nr;
155 }
156
157 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
158                                       struct page *page)
159 {
160         int nr;
161
162         /*
163          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
164          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
165          * stale data around in the cleancache once our page is gone
166          */
167         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
168                 cleancache_put_page(page);
169         else
170                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
171
172         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
173         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
174         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
175                 int mapcount;
176
177                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
178                          current->comm, page_to_pfn(page));
179                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
180                 dump_stack();
181                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
182
183                 mapcount = page_mapcount(page);
184                 if (mapping_exiting(mapping) &&
185                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
186                         /*
187                          * All vmas have already been torn down, so it's
188                          * a good bet that actually the page is unmapped,
189                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
190                          * some other bad page check should catch it later.
191                          */
192                         page_mapcount_reset(page);
193                         page_ref_sub(page, mapcount);
194                 }
195         }
196
197         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
198         if (PageHuge(page))
199                 return;
200
201         nr = hpage_nr_pages(page);
202
203         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES, -nr);
204         if (PageSwapBacked(page)) {
205                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM, -nr);
206                 if (PageTransHuge(page))
207                         __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_THPS);
208         } else if (PageTransHuge(page)) {
209                 __dec_node_page_state(page, NR_FILE_THPS);
210                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
211         }
212
213         /*
214          * At this point page must be either written or cleaned by
215          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
216          * unwritten data.
217          *
218          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
219          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
220          * page and anyway will be cleared before returning page into
221          * buddy allocator.
222          */
223         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
224                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
225 }
226
227 /*
228  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
229  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
230  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
231  */
232 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
233 {
234         struct address_space *mapping = page->mapping;
235
236         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
237
238         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
239         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
240 }
241
242 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
243                                 struct page *page)
244 {
245         void (*freepage)(struct page *);
246
247         freepage = mapping->a_ops->freepage;
248         if (freepage)
249                 freepage(page);
250
251         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
252                 page_ref_sub(page, HPAGE_PMD_NR);
253                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
254         } else {
255                 put_page(page);
256         }
257 }
258
259 /**
260  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
261  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
262  *
263  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
264  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
265  * has a reference on the page.
266  */
267 void delete_from_page_cache(struct page *page)
268 {
269         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
270         unsigned long flags;
271
272         BUG_ON(!PageLocked(page));
273         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
274         __delete_from_page_cache(page, NULL);
275         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
276
277         page_cache_free_page(mapping, page);
278 }
279 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
280
281 /*
282  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
283  * @mapping: the mapping to which pages belong
284  * @pvec: pagevec with pages to delete
285  *
286  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
287  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
288  * and is optimised for it to be dense.
289  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
290  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
291  * @pvec.
292  *
293  * The function expects the i_pages lock to be held.
294  */
295 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
296                              struct pagevec *pvec)
297 {
298         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
299         int total_pages = 0;
300         int i = 0;
301         struct page *page;
302
303         mapping_set_update(&xas, mapping);
304         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
305                 if (i >= pagevec_count(pvec))
306                         break;
307
308                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
309                 if (xa_is_value(page))
310                         continue;
311                 /*
312                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
313                  * pages locked so they are protected from being removed.
314                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
315                  * means our page has been removed, which shouldn't be
316                  * possible because we're holding the PageLock.
317                  */
318                 if (page != pvec->pages[i]) {
319                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
320                                         page);
321                         continue;
322                 }
323
324                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
325
326                 if (page->index == xas.xa_index)
327                         page->mapping = NULL;
328                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
329
330                 /*
331                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
332                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
333                  * page.
334                  */
335                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
336                         i++;
337                 xas_store(&xas, NULL);
338                 total_pages++;
339         }
340         mapping->nrpages -= total_pages;
341 }
342
343 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
344                                   struct pagevec *pvec)
345 {
346         int i;
347         unsigned long flags;
348
349         if (!pagevec_count(pvec))
350                 return;
351
352         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
353         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
354                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
355
356                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
357         }
358         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
359         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
360
361         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
362                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
363 }
364
365 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
366 {
367         int ret = 0;
368         /* Check for outstanding write errors */
369         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
370             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
371                 ret = -ENOSPC;
372         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
373             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
374                 ret = -EIO;
375         return ret;
376 }
377 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
378
379 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
380 {
381         /* Check for outstanding write errors */
382         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
383                 return -EIO;
384         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
385                 return -ENOSPC;
386         return 0;
387 }
388
389 /**
390  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
391  * @mapping:    address space structure to write
392  * @start:      offset in bytes where the range starts
393  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
394  * @sync_mode:  enable synchronous operation
395  *
396  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
397  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
398  *
399  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
400  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
401  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
402  * be waited upon, and not just skipped over.
403  *
404  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
405  */
406 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
407                                 loff_t end, int sync_mode)
408 {
409         int ret;
410         struct writeback_control wbc = {
411                 .sync_mode = sync_mode,
412                 .nr_to_write = LONG_MAX,
413                 .range_start = start,
414                 .range_end = end,
415         };
416
417         if (!mapping_cap_writeback_dirty(mapping) ||
418             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
419                 return 0;
420
421         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
422         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
423         wbc_detach_inode(&wbc);
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
428         int sync_mode)
429 {
430         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
431 }
432
433 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
434 {
435         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
438
439 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
440                                 loff_t end)
441 {
442         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
443 }
444 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
445
446 /**
447  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
448  * @mapping:    target address_space
449  *
450  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
451  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
452  *
453  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
454  */
455 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
456 {
457         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
458 }
459 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
460
461 /**
462  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
463  * @mapping:           address space within which to check
464  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
465  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
466  *
467  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
468  * direct writing in this range will trigger a writeback.
469  *
470  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
471  * %false otherwise.
472  */
473 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
474                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
475 {
476         struct page *page;
477         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
478         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
479
480         if (end_byte < start_byte)
481                 return false;
482
483         rcu_read_lock();
484         for (;;) {
485                 page = xas_find(&xas, max);
486                 if (xas_retry(&xas, page))
487                         continue;
488                 /* Shadow entries don't count */
489                 if (xa_is_value(page))
490                         continue;
491                 /*
492                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
493                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
494                  * there was a page here recently.
495                  */
496                 break;
497         }
498         rcu_read_unlock();
499
500         return page != NULL;
501 }
502 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
503
504 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
505                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
506 {
507         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
508         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
509         struct pagevec pvec;
510         int nr_pages;
511
512         if (end_byte < start_byte)
513                 return;
514
515         pagevec_init(&pvec);
516         while (index <= end) {
517                 unsigned i;
518
519                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
520                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
521                 if (!nr_pages)
522                         break;
523
524                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
525                         struct page *page = pvec.pages[i];
526
527                         wait_on_page_writeback(page);
528                         ClearPageError(page);
529                 }
530                 pagevec_release(&pvec);
531                 cond_resched();
532         }
533 }
534
535 /**
536  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
537  * @mapping:            address space structure to wait for
538  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
539  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
540  *
541  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
542  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
543  * the address space and return it.
544  *
545  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
546  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
547  * reporting the error.
548  *
549  * Return: error status of the address space.
550  */
551 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
552                             loff_t end_byte)
553 {
554         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
555         return filemap_check_errors(mapping);
556 }
557 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
558
559 /**
560  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
561  * @mapping:            address space structure to wait for
562  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
563  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
564  *
565  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
566  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
567  * this function does not clear error status of the address space.
568  *
569  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
570  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
571  * fsfreeze(8)
572  */
573 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
574                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
575 {
576         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
577         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
578 }
579 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
580
581 /**
582  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
583  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
584  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
585  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
586  *
587  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
588  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
589  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
590  *
591  * Since the error status of the file is advanced by this function,
592  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
593  * reporting the error.
594  *
595  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
596  */
597 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
598 {
599         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
600
601         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
602         return file_check_and_advance_wb_err(file);
603 }
604 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
605
606 /**
607  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
608  * @mapping: address space structure to wait for
609  *
610  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
611  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
612  * does not clear error status of the address space.
613  *
614  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
615  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
616  * fsfreeze(8)
617  *
618  * Return: error status of the address space.
619  */
620 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
621 {
622         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
623         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
624 }
625 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
626
627 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
628 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
629 {
630         if (dax_mapping(mapping))
631                 return mapping->nrexceptional;
632
633         return mapping->nrpages;
634 }
635
636 /**
637  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
638  * @mapping:    the address_space for the pages
639  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
640  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
641  *
642  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
643  *
644  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
645  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
646  *
647  * Return: error status of the address space.
648  */
649 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
650                                  loff_t lstart, loff_t lend)
651 {
652         int err = 0;
653
654         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
655                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
656                                                  WB_SYNC_ALL);
657                 /*
658                  * Even if the above returned error, the pages may be
659                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
660                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
661                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
662                  */
663                 if (err != -EIO) {
664                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
665                                                 lstart, lend);
666                         if (!err)
667                                 err = err2;
668                 } else {
669                         /* Clear any previously stored errors */
670                         filemap_check_errors(mapping);
671                 }
672         } else {
673                 err = filemap_check_errors(mapping);
674         }
675         return err;
676 }
677 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
678
679 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
680 {
681         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
682
683         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
684 }
685 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
686
687 /**
688  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
689  *                                 and advance wb_err to current one
690  * @file: struct file on which the error is being reported
691  *
692  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
693  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
694  * since the file was opened if there haven't been any).
695  *
696  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
697  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
698  *
699  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
700  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
701  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
702  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
703  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
704  *
705  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
706  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
707  * the latest value swapped in for this file descriptor.
708  *
709  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
710  */
711 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
712 {
713         int err = 0;
714         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
715         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
716
717         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
718         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
719                 /* Something changed, must use slow path */
720                 spin_lock(&file->f_lock);
721                 old = file->f_wb_err;
722                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
723                                                 &file->f_wb_err);
724                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
725                 spin_unlock(&file->f_lock);
726         }
727
728         /*
729          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
730          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
731          * that the legacy code would have had on these flags.
732          */
733         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
734         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
735         return err;
736 }
737 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
738
739 /**
740  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
741  * @file:       file pointing to address_space with pages
742  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
743  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
744  *
745  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
746  *
747  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
748  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
749  *
750  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
751  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
752  *
753  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
754  */
755 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
756 {
757         int err = 0, err2;
758         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
759
760         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
761                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
762                                                  WB_SYNC_ALL);
763                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
764                 if (err != -EIO)
765                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
766         }
767         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
768         if (!err)
769                 err = err2;
770         return err;
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
773
774 /**
775  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
776  * @old:        page to be replaced
777  * @new:        page to replace with
778  * @gfp_mask:   allocation mode
779  *
780  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
781  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
782  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
783  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
784  * caller must do that.
785  *
786  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
787  *
788  * Return: %0
789  */
790 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask)
791 {
792         struct address_space *mapping = old->mapping;
793         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
794         pgoff_t offset = old->index;
795         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
796         unsigned long flags;
797
798         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
799         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
800         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
801
802         get_page(new);
803         new->mapping = mapping;
804         new->index = offset;
805
806         mem_cgroup_migrate(old, new);
807
808         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
809         xas_store(&xas, new);
810
811         old->mapping = NULL;
812         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
813         if (!PageHuge(old))
814                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
815         if (!PageHuge(new))
816                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
817         if (PageSwapBacked(old))
818                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
819         if (PageSwapBacked(new))
820                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
821         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
822         if (freepage)
823                 freepage(old);
824         put_page(old);
825
826         return 0;
827 }
828 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
829
830 static int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
831                                       struct address_space *mapping,
832                                       pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask,
833                                       void **shadowp)
834 {
835         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
836         int huge = PageHuge(page);
837         int error;
838         void *old;
839
840         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
841         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
842         mapping_set_update(&xas, mapping);
843
844         get_page(page);
845         page->mapping = mapping;
846         page->index = offset;
847
848         if (!huge) {
849                 error = mem_cgroup_charge(page, current->mm, gfp_mask);
850                 if (error)
851                         goto error;
852         }
853
854         do {
855                 xas_lock_irq(&xas);
856                 old = xas_load(&xas);
857                 if (old && !xa_is_value(old))
858                         xas_set_err(&xas, -EEXIST);
859                 xas_store(&xas, page);
860                 if (xas_error(&xas))
861                         goto unlock;
862
863                 if (xa_is_value(old)) {
864                         mapping->nrexceptional--;
865                         if (shadowp)
866                                 *shadowp = old;
867                 }
868                 mapping->nrpages++;
869
870                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
871                 if (!huge)
872                         __inc_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
873 unlock:
874                 xas_unlock_irq(&xas);
875         } while (xas_nomem(&xas, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK));
876
877         if (xas_error(&xas)) {
878                 error = xas_error(&xas);
879                 goto error;
880         }
881
882         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
883         return 0;
884 error:
885         page->mapping = NULL;
886         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
887         put_page(page);
888         return error;
889 }
890 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
891
892 /**
893  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
894  * @page:       page to add
895  * @mapping:    the page's address_space
896  * @offset:     page index
897  * @gfp_mask:   page allocation mode
898  *
899  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
900  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
901  *
902  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
903  */
904 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
905                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
906 {
907         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
908                                           gfp_mask, NULL);
909 }
910 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
911
912 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
913                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
914 {
915         void *shadow = NULL;
916         int ret;
917
918         __SetPageLocked(page);
919         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
920                                          gfp_mask, &shadow);
921         if (unlikely(ret))
922                 __ClearPageLocked(page);
923         else {
924                 /*
925                  * The page might have been evicted from cache only
926                  * recently, in which case it should be activated like
927                  * any other repeatedly accessed page.
928                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
929                  * data from the working set, only to cache data that will
930                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
931                  */
932                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
933                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
934                         workingset_refault(page, shadow);
935                 lru_cache_add(page);
936         }
937         return ret;
938 }
939 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
940
941 #ifdef CONFIG_NUMA
942 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
943 {
944         int n;
945         struct page *page;
946
947         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
948                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
949                 do {
950                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
951                         n = cpuset_mem_spread_node();
952                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
953                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
954
955                 return page;
956         }
957         return alloc_pages(gfp, 0);
958 }
959 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
960 #endif
961
962 /*
963  * In order to wait for pages to become available there must be
964  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
965  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
966  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
967  * become available, and for the woken contexts to check to be
968  * sure the appropriate page became available, this saves space
969  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
970  * collisions.
971  */
972 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
973 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
974 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
975
976 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
977 {
978         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
979 }
980
981 void __init pagecache_init(void)
982 {
983         int i;
984
985         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
986                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
987
988         page_writeback_init();
989 }
990
991 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
992 {
993         int ret;
994         struct wait_page_key *key = arg;
995         struct wait_page_queue *wait_page
996                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
997
998         if (!wake_page_match(wait_page, key))
999                 return 0;
1000
1001         /*
1002          * If it's an exclusive wait, we get the bit for it, and
1003          * stop walking if we can't.
1004          *
1005          * If it's a non-exclusive wait, then the fact that this
1006          * wake function was called means that the bit already
1007          * was cleared, and we don't care if somebody then
1008          * re-took it.
1009          */
1010         ret = 0;
1011         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1012                 if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1013                         return -1;
1014                 ret = 1;
1015         }
1016         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN;
1017
1018         wake_up_state(wait->private, mode);
1019
1020         /*
1021          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1022          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1023          *
1024          * Note that this has to be the absolute last thing we do,
1025          * since after list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1026          * might be de-allocated and the process might even have
1027          * exited.
1028          */
1029         list_del_init_careful(&wait->entry);
1030         return ret;
1031 }
1032
1033 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1034 {
1035         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1036         struct wait_page_key key;
1037         unsigned long flags;
1038         wait_queue_entry_t bookmark;
1039
1040         key.page = page;
1041         key.bit_nr = bit_nr;
1042         key.page_match = 0;
1043
1044         bookmark.flags = 0;
1045         bookmark.private = NULL;
1046         bookmark.func = NULL;
1047         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1048
1049         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1050         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1051
1052         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1053                 /*
1054                  * Take a breather from holding the lock,
1055                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1056                  * to acquire the lock and remove themselves
1057                  * from wait queue
1058                  */
1059                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1060                 cpu_relax();
1061                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1062                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1063         }
1064
1065         /*
1066          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1067          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1068          * term waiter
1069          *
1070          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1071          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1072          * page waiters.
1073          */
1074         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1075                 ClearPageWaiters(page);
1076                 /*
1077                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1078                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1079                  * other pages on it.
1080                  *
1081                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1082                  */
1083         }
1084         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1085 }
1086
1087 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1088 {
1089         if (!PageWaiters(page))
1090                 return;
1091         wake_up_page_bit(page, bit);
1092 }
1093
1094 /*
1095  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1096  */
1097 enum behavior {
1098         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1099                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1100                          */
1101         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1102                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1103                          */
1104         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1105                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1106                          */
1107 };
1108
1109 /*
1110  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark the
1111  * waiter woken if successful.
1112  */
1113 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1114                                         struct wait_queue_entry *wait)
1115 {
1116         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1117                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1118                         return false;
1119         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1120                 return false;
1121
1122         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN;
1123         return true;
1124 }
1125
1126 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1127         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1128 {
1129         struct wait_page_queue wait_page;
1130         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1131         bool thrashing = false;
1132         bool delayacct = false;
1133         unsigned long pflags;
1134
1135         if (bit_nr == PG_locked &&
1136             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1137                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1138                         delayacct_thrashing_start();
1139                         delayacct = true;
1140                 }
1141                 psi_memstall_enter(&pflags);
1142                 thrashing = true;
1143         }
1144
1145         init_wait(wait);
1146         wait->flags = behavior == EXCLUSIVE ? WQ_FLAG_EXCLUSIVE : 0;
1147         wait->func = wake_page_function;
1148         wait_page.page = page;
1149         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1150
1151         /*
1152          * Do one last check whether we can get the
1153          * page bit synchronously.
1154          *
1155          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1156          * to let any waker we _just_ missed know they
1157          * need to wake us up (otherwise they'll never
1158          * even go to the slow case that looks at the
1159          * page queue), and add ourselves to the wait
1160          * queue if we need to sleep.
1161          *
1162          * This part needs to be done under the queue
1163          * lock to avoid races.
1164          */
1165         spin_lock_irq(&q->lock);
1166         SetPageWaiters(page);
1167         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1168                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1169         spin_unlock_irq(&q->lock);
1170
1171         /*
1172          * From now on, all the logic will be based on
1173          * the WQ_FLAG_WOKEN flag, and the and the page
1174          * bit testing (and setting) will be - or has
1175          * already been - done by the wake function.
1176          *
1177          * We can drop our reference to the page.
1178          */
1179         if (behavior == DROP)
1180                 put_page(page);
1181
1182         for (;;) {
1183                 set_current_state(state);
1184
1185                 if (signal_pending_state(state, current))
1186                         break;
1187
1188                 if (wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN)
1189                         break;
1190
1191                 io_schedule();
1192         }
1193
1194         finish_wait(q, wait);
1195
1196         if (thrashing) {
1197                 if (delayacct)
1198                         delayacct_thrashing_end();
1199                 psi_memstall_leave(&pflags);
1200         }
1201
1202         /*
1203          * A signal could leave PageWaiters set. Clearing it here if
1204          * !waitqueue_active would be possible (by open-coding finish_wait),
1205          * but still fail to catch it in the case of wait hash collision. We
1206          * already can fail to clear wait hash collision cases, so don't
1207          * bother with signals either.
1208          */
1209
1210         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1211 }
1212
1213 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1214 {
1215         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1216         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1217 }
1218 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1219
1220 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1221 {
1222         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1223         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1224 }
1225 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1226
1227 static int __wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1228                                        struct wait_page_queue *wait, bool set)
1229 {
1230         struct wait_queue_head *q = page_waitqueue(page);
1231         int ret = 0;
1232
1233         wait->page = page;
1234         wait->bit_nr = PG_locked;
1235
1236         spin_lock_irq(&q->lock);
1237         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1238         SetPageWaiters(page);
1239         if (set)
1240                 ret = !trylock_page(page);
1241         else
1242                 ret = PageLocked(page);
1243         /*
1244          * If we were succesful now, we know we're still on the
1245          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1246          * safe to remove and return success, we know the callback
1247          * isn't going to trigger.
1248          */
1249         if (!ret)
1250                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1251         else
1252                 ret = -EIOCBQUEUED;
1253         spin_unlock_irq(&q->lock);
1254         return ret;
1255 }
1256
1257 static int wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1258                                      struct wait_page_queue *wait)
1259 {
1260         if (!PageLocked(page))
1261                 return 0;
1262         return __wait_on_page_locked_async(compound_head(page), wait, false);
1263 }
1264
1265 /**
1266  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1267  * @page: The page to wait for.
1268  *
1269  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1270  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1271  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1272  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1273  * dereference @page.
1274  */
1275 void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page)
1276 {
1277         wait_queue_head_t *q;
1278
1279         page = compound_head(page);
1280         q = page_waitqueue(page);
1281         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE, DROP);
1282 }
1283
1284 /**
1285  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1286  * @page: Page defining the wait queue of interest
1287  * @waiter: Waiter to add to the queue
1288  *
1289  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1290  */
1291 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1292 {
1293         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1294         unsigned long flags;
1295
1296         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1297         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1298         SetPageWaiters(page);
1299         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1302
1303 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1304
1305 /*
1306  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1307  *
1308  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1309  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1310  * not support that special operation, we just do this all by hand
1311  * instead.
1312  *
1313  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1314  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1315  * in the same byte as PG_locked.
1316  */
1317 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1318 {
1319         clear_bit_unlock(nr, mem);
1320         /* smp_mb__after_atomic(); */
1321         return test_bit(PG_waiters, mem);
1322 }
1323
1324 #endif
1325
1326 /**
1327  * unlock_page - unlock a locked page
1328  * @page: the page
1329  *
1330  * Unlocks the page and wakes up sleepers in ___wait_on_page_locked().
1331  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1332  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1333  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1334  *
1335  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1336  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1337  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1338  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1339  * test the sign bit).
1340  */
1341 void unlock_page(struct page *page)
1342 {
1343         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1344         page = compound_head(page);
1345         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1346         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1347                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1348 }
1349 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1350
1351 /**
1352  * end_page_writeback - end writeback against a page
1353  * @page: the page
1354  */
1355 void end_page_writeback(struct page *page)
1356 {
1357         /*
1358          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1359          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1360          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1361          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1362          * ever page writeback.
1363          */
1364         if (PageReclaim(page)) {
1365                 ClearPageReclaim(page);
1366                 rotate_reclaimable_page(page);
1367         }
1368
1369         if (!test_clear_page_writeback(page))
1370                 BUG();
1371
1372         smp_mb__after_atomic();
1373         wake_up_page(page, PG_writeback);
1374 }
1375 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1376
1377 /*
1378  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1379  * flags appropriately
1380  */
1381 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1382 {
1383         if (!is_write) {
1384                 if (!err) {
1385                         SetPageUptodate(page);
1386                 } else {
1387                         ClearPageUptodate(page);
1388                         SetPageError(page);
1389                 }
1390                 unlock_page(page);
1391         } else {
1392                 if (err) {
1393                         struct address_space *mapping;
1394
1395                         SetPageError(page);
1396                         mapping = page_mapping(page);
1397                         if (mapping)
1398                                 mapping_set_error(mapping, err);
1399                 }
1400                 end_page_writeback(page);
1401         }
1402 }
1403 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1404
1405 /**
1406  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1407  * @__page: the page to lock
1408  */
1409 void __lock_page(struct page *__page)
1410 {
1411         struct page *page = compound_head(__page);
1412         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1413         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1414                                 EXCLUSIVE);
1415 }
1416 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1417
1418 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1419 {
1420         struct page *page = compound_head(__page);
1421         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1422         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1423                                         EXCLUSIVE);
1424 }
1425 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1426
1427 int __lock_page_async(struct page *page, struct wait_page_queue *wait)
1428 {
1429         return __wait_on_page_locked_async(page, wait, true);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Return values:
1434  * 1 - page is locked; mmap_lock is still held.
1435  * 0 - page is not locked.
1436  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1437  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1438  *     which case mmap_lock is still held.
1439  *
1440  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1441  * with the page locked and the mmap_lock unperturbed.
1442  */
1443 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1444                          unsigned int flags)
1445 {
1446         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1447                 /*
1448                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1449                  * even though return 0.
1450                  */
1451                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1452                         return 0;
1453
1454                 mmap_read_unlock(mm);
1455                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1456                         wait_on_page_locked_killable(page);
1457                 else
1458                         wait_on_page_locked(page);
1459                 return 0;
1460         } else {
1461                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1462                         int ret;
1463
1464                         ret = __lock_page_killable(page);
1465                         if (ret) {
1466                                 mmap_read_unlock(mm);
1467                                 return 0;
1468                         }
1469                 } else
1470                         __lock_page(page);
1471                 return 1;
1472         }
1473 }
1474
1475 /**
1476  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1477  * @mapping: Mapping.
1478  * @index: Index.
1479  * @max_scan: Maximum range to search.
1480  *
1481  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1482  * gap with the lowest index.
1483  *
1484  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1485  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1486  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1487  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1488  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1489  *
1490  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1491  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1492  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1493  */
1494 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1495                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1496 {
1497         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1498
1499         while (max_scan--) {
1500                 void *entry = xas_next(&xas);
1501                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1502                         break;
1503                 if (xas.xa_index == 0)
1504                         break;
1505         }
1506
1507         return xas.xa_index;
1508 }
1509 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1510
1511 /**
1512  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1513  * @mapping: Mapping.
1514  * @index: Index.
1515  * @max_scan: Maximum range to search.
1516  *
1517  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1518  * gap with the highest index.
1519  *
1520  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1521  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1522  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1523  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1524  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1525  *
1526  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1527  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1528  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1529  */
1530 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1531                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1532 {
1533         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1534
1535         while (max_scan--) {
1536                 void *entry = xas_prev(&xas);
1537                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1538                         break;
1539                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1540                         break;
1541         }
1542
1543         return xas.xa_index;
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1546
1547 /**
1548  * find_get_entry - find and get a page cache entry
1549  * @mapping: the address_space to search
1550  * @offset: the page cache index
1551  *
1552  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1553  * page cache page, it is returned with an increased refcount.
1554  *
1555  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1556  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1557  *
1558  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1559  */
1560 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1561 {
1562         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
1563         struct page *page;
1564
1565         rcu_read_lock();
1566 repeat:
1567         xas_reset(&xas);
1568         page = xas_load(&xas);
1569         if (xas_retry(&xas, page))
1570                 goto repeat;
1571         /*
1572          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1573          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1574          */
1575         if (!page || xa_is_value(page))
1576                 goto out;
1577
1578         if (!page_cache_get_speculative(page))
1579                 goto repeat;
1580
1581         /*
1582          * Has the page moved or been split?
1583          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1584          * include/linux/pagemap.h for details.
1585          */
1586         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1587                 put_page(page);
1588                 goto repeat;
1589         }
1590         page = find_subpage(page, offset);
1591 out:
1592         rcu_read_unlock();
1593
1594         return page;
1595 }
1596
1597 /**
1598  * find_lock_entry - locate, pin and lock a page cache entry
1599  * @mapping: the address_space to search
1600  * @offset: the page cache index
1601  *
1602  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1603  * page cache page, it is returned locked and with an increased
1604  * refcount.
1605  *
1606  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1607  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1608  *
1609  * find_lock_entry() may sleep.
1610  *
1611  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1612  */
1613 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1614 {
1615         struct page *page;
1616
1617 repeat:
1618         page = find_get_entry(mapping, offset);
1619         if (page && !xa_is_value(page)) {
1620                 lock_page(page);
1621                 /* Has the page been truncated? */
1622                 if (unlikely(page_mapping(page) != mapping)) {
1623                         unlock_page(page);
1624                         put_page(page);
1625                         goto repeat;
1626                 }
1627                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
1628         }
1629         return page;
1630 }
1631 EXPORT_SYMBOL(find_lock_entry);
1632
1633 /**
1634  * pagecache_get_page - Find and get a reference to a page.
1635  * @mapping: The address_space to search.
1636  * @index: The page index.
1637  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the page is returned.
1638  * @gfp_mask: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1639  *
1640  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1641  *
1642  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1643  *
1644  * * %FGP_ACCESSED - The page will be marked accessed.
1645  * * %FGP_LOCK - The page is returned locked.
1646  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1647  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU list.
1648  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1649  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1650  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1651  *   returning so the caller can do the same dance.
1652  * * %FGP_WRITE - The page will be written
1653  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp mask
1654  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock
1655  *
1656  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1657  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1658  *
1659  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1660  *
1661  * Return: The found page or %NULL otherwise.
1662  */
1663 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1664                 int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1665 {
1666         struct page *page;
1667
1668 repeat:
1669         page = find_get_entry(mapping, index);
1670         if (xa_is_value(page))
1671                 page = NULL;
1672         if (!page)
1673                 goto no_page;
1674
1675         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1676                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1677                         if (!trylock_page(page)) {
1678                                 put_page(page);
1679                                 return NULL;
1680                         }
1681                 } else {
1682                         lock_page(page);
1683                 }
1684
1685                 /* Has the page been truncated? */
1686                 if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
1687                         unlock_page(page);
1688                         put_page(page);
1689                         goto repeat;
1690                 }
1691                 VM_BUG_ON_PAGE(page->index != index, page);
1692         }
1693
1694         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1695                 mark_page_accessed(page);
1696         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1697                 /* Clear idle flag for buffer write */
1698                 if (page_is_idle(page))
1699                         clear_page_idle(page);
1700         }
1701
1702 no_page:
1703         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1704                 int err;
1705                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_cap_account_dirty(mapping))
1706                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1707                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1708                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1709
1710                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1711                 if (!page)
1712                         return NULL;
1713
1714                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1715                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1716
1717                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1718                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1719                         __SetPageReferenced(page);
1720
1721                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask);
1722                 if (unlikely(err)) {
1723                         put_page(page);
1724                         page = NULL;
1725                         if (err == -EEXIST)
1726                                 goto repeat;
1727                 }
1728
1729                 /*
1730                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1731                  * an unlocked page.
1732                  */
1733                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1734                         unlock_page(page);
1735         }
1736
1737         return page;
1738 }
1739 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1740
1741 /**
1742  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1743  * @mapping:    The address_space to search
1744  * @start:      The starting page cache index
1745  * @nr_entries: The maximum number of entries
1746  * @entries:    Where the resulting entries are placed
1747  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1748  *
1749  * find_get_entries() will search for and return a group of up to
1750  * @nr_entries entries in the mapping.  The entries are placed at
1751  * @entries.  find_get_entries() takes a reference against any actual
1752  * pages it returns.
1753  *
1754  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1755  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1756  * not-present pages.
1757  *
1758  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1759  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1760  *
1761  * If it finds a Transparent Huge Page, head or tail, find_get_entries()
1762  * stops at that page: the caller is likely to have a better way to handle
1763  * the compound page as a whole, and then skip its extent, than repeatedly
1764  * calling find_get_entries() to return all its tails.
1765  *
1766  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1767  */
1768 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping,
1769                           pgoff_t start, unsigned int nr_entries,
1770                           struct page **entries, pgoff_t *indices)
1771 {
1772         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1773         struct page *page;
1774         unsigned int ret = 0;
1775
1776         if (!nr_entries)
1777                 return 0;
1778
1779         rcu_read_lock();
1780         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
1781                 if (xas_retry(&xas, page))
1782                         continue;
1783                 /*
1784                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1785                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1786                  * without attempting to raise page count.
1787                  */
1788                 if (xa_is_value(page))
1789                         goto export;
1790
1791                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1792                         goto retry;
1793
1794                 /* Has the page moved or been split? */
1795                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1796                         goto put_page;
1797
1798                 /*
1799                  * Terminate early on finding a THP, to allow the caller to
1800                  * handle it all at once; but continue if this is hugetlbfs.
1801                  */
1802                 if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
1803                         page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1804                         nr_entries = ret + 1;
1805                 }
1806 export:
1807                 indices[ret] = xas.xa_index;
1808                 entries[ret] = page;
1809                 if (++ret == nr_entries)
1810                         break;
1811                 continue;
1812 put_page:
1813                 put_page(page);
1814 retry:
1815                 xas_reset(&xas);
1816         }
1817         rcu_read_unlock();
1818         return ret;
1819 }
1820
1821 /**
1822  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
1823  * @mapping:    The address_space to search
1824  * @start:      The starting page index
1825  * @end:        The final page index (inclusive)
1826  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1827  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1828  *
1829  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
1830  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
1831  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
1832  * a reference against the returned pages.
1833  *
1834  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1835  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1836  * We also update @start to index the next page for the traversal.
1837  *
1838  * Return: the number of pages which were found. If this number is
1839  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
1840  * reached.
1841  */
1842 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
1843                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
1844                               struct page **pages)
1845 {
1846         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
1847         struct page *page;
1848         unsigned ret = 0;
1849
1850         if (unlikely(!nr_pages))
1851                 return 0;
1852
1853         rcu_read_lock();
1854         xas_for_each(&xas, page, end) {
1855                 if (xas_retry(&xas, page))
1856                         continue;
1857                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
1858                 if (xa_is_value(page))
1859                         continue;
1860
1861                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1862                         goto retry;
1863
1864                 /* Has the page moved or been split? */
1865                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1866                         goto put_page;
1867
1868                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1869                 if (++ret == nr_pages) {
1870                         *start = xas.xa_index + 1;
1871                         goto out;
1872                 }
1873                 continue;
1874 put_page:
1875                 put_page(page);
1876 retry:
1877                 xas_reset(&xas);
1878         }
1879
1880         /*
1881          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
1882          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
1883          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
1884          * already broken anyway.
1885          */
1886         if (end == (pgoff_t)-1)
1887                 *start = (pgoff_t)-1;
1888         else
1889                 *start = end + 1;
1890 out:
1891         rcu_read_unlock();
1892
1893         return ret;
1894 }
1895
1896 /**
1897  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
1898  * @mapping:    The address_space to search
1899  * @index:      The starting page index
1900  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1901  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1902  *
1903  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
1904  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
1905  *
1906  * Return: the number of pages which were found.
1907  */
1908 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1909                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
1910 {
1911         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1912         struct page *page;
1913         unsigned int ret = 0;
1914
1915         if (unlikely(!nr_pages))
1916                 return 0;
1917
1918         rcu_read_lock();
1919         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
1920                 if (xas_retry(&xas, page))
1921                         continue;
1922                 /*
1923                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
1924                  * No current caller is looking for DAX entries.
1925                  */
1926                 if (xa_is_value(page))
1927                         break;
1928
1929                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1930                         goto retry;
1931
1932                 /* Has the page moved or been split? */
1933                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1934                         goto put_page;
1935
1936                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1937                 if (++ret == nr_pages)
1938                         break;
1939                 continue;
1940 put_page:
1941                 put_page(page);
1942 retry:
1943                 xas_reset(&xas);
1944         }
1945         rcu_read_unlock();
1946         return ret;
1947 }
1948 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
1949
1950 /**
1951  * find_get_pages_range_tag - find and return pages in given range matching @tag
1952  * @mapping:    the address_space to search
1953  * @index:      the starting page index
1954  * @end:        The final page index (inclusive)
1955  * @tag:        the tag index
1956  * @nr_pages:   the maximum number of pages
1957  * @pages:      where the resulting pages are placed
1958  *
1959  * Like find_get_pages, except we only return pages which are tagged with
1960  * @tag.   We update @index to index the next page for the traversal.
1961  *
1962  * Return: the number of pages which were found.
1963  */
1964 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
1965                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
1966                         struct page **pages)
1967 {
1968         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
1969         struct page *page;
1970         unsigned ret = 0;
1971
1972         if (unlikely(!nr_pages))
1973                 return 0;
1974
1975         rcu_read_lock();
1976         xas_for_each_marked(&xas, page, end, tag) {
1977                 if (xas_retry(&xas, page))
1978                         continue;
1979                 /*
1980                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
1981                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
1982                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
1983                  */
1984                 if (xa_is_value(page))
1985                         continue;
1986
1987                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1988                         goto retry;
1989
1990                 /* Has the page moved or been split? */
1991                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1992                         goto put_page;
1993
1994                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1995                 if (++ret == nr_pages) {
1996                         *index = xas.xa_index + 1;
1997                         goto out;
1998                 }
1999                 continue;
2000 put_page:
2001                 put_page(page);
2002 retry:
2003                 xas_reset(&xas);
2004         }
2005
2006         /*
2007          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2008          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2009          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2010          * broken anyway.
2011          */
2012         if (end == (pgoff_t)-1)
2013                 *index = (pgoff_t)-1;
2014         else
2015                 *index = end + 1;
2016 out:
2017         rcu_read_unlock();
2018
2019         return ret;
2020 }
2021 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2022
2023 /*
2024  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2025  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2026  *
2027  *      ---R__________________________________________B__________
2028  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2029  *
2030  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2031  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2032  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2033  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2034  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2035  *
2036  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2037  */
2038 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2039 {
2040         ra->ra_pages /= 4;
2041 }
2042
2043 /**
2044  * generic_file_buffered_read - generic file read routine
2045  * @iocb:       the iocb to read
2046  * @iter:       data destination
2047  * @written:    already copied
2048  *
2049  * This is a generic file read routine, and uses the
2050  * mapping->a_ops->readpage() function for the actual low-level stuff.
2051  *
2052  * This is really ugly. But the goto's actually try to clarify some
2053  * of the logic when it comes to error handling etc.
2054  *
2055  * Return:
2056  * * total number of bytes copied, including those the were already @written
2057  * * negative error code if nothing was copied
2058  */
2059 ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
2060                 struct iov_iter *iter, ssize_t written)
2061 {
2062         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2063         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2064         struct inode *inode = mapping->host;
2065         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2066         loff_t *ppos = &iocb->ki_pos;
2067         pgoff_t index;
2068         pgoff_t last_index;
2069         pgoff_t prev_index;
2070         unsigned long offset;      /* offset into pagecache page */
2071         unsigned int prev_offset;
2072         int error = 0;
2073
2074         if (unlikely(*ppos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2075                 return 0;
2076         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2077
2078         index = *ppos >> PAGE_SHIFT;
2079         prev_index = ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
2080         prev_offset = ra->prev_pos & (PAGE_SIZE-1);
2081         last_index = (*ppos + iter->count + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
2082         offset = *ppos & ~PAGE_MASK;
2083
2084         for (;;) {
2085                 struct page *page;
2086                 pgoff_t end_index;
2087                 loff_t isize;
2088                 unsigned long nr, ret;
2089
2090                 cond_resched();
2091 find_page:
2092                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2093                         error = -EINTR;
2094                         goto out;
2095                 }
2096
2097                 page = find_get_page(mapping, index);
2098                 if (!page) {
2099                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2100                                 goto would_block;
2101                         page_cache_sync_readahead(mapping,
2102                                         ra, filp,
2103                                         index, last_index - index);
2104                         page = find_get_page(mapping, index);
2105                         if (unlikely(page == NULL))
2106                                 goto no_cached_page;
2107                 }
2108                 if (PageReadahead(page)) {
2109                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO) {
2110                                 put_page(page);
2111                                 goto out;
2112                         }
2113                         page_cache_async_readahead(mapping,
2114                                         ra, filp, page,
2115                                         index, last_index - index);
2116                 }
2117                 if (!PageUptodate(page)) {
2118                         /*
2119                          * See comment in do_read_cache_page on why
2120                          * wait_on_page_locked is used to avoid unnecessarily
2121                          * serialisations and why it's safe.
2122                          */
2123                         if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) {
2124                                 if (written) {
2125                                         put_page(page);
2126                                         goto out;
2127                                 }
2128                                 error = wait_on_page_locked_async(page,
2129                                                                 iocb->ki_waitq);
2130                         } else {
2131                                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2132                                         put_page(page);
2133                                         goto would_block;
2134                                 }
2135                                 error = wait_on_page_locked_killable(page);
2136                         }
2137                         if (unlikely(error))
2138                                 goto readpage_error;
2139                         if (PageUptodate(page))
2140                                 goto page_ok;
2141
2142                         if (inode->i_blkbits == PAGE_SHIFT ||
2143                                         !mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2144                                 goto page_not_up_to_date;
2145                         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2146                         if (unlikely(iov_iter_is_pipe(iter)))
2147                                 goto page_not_up_to_date;
2148                         if (!trylock_page(page))
2149                                 goto page_not_up_to_date;
2150                         /* Did it get truncated before we got the lock? */
2151                         if (!page->mapping)
2152                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2153                         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page,
2154                                                         offset, iter->count))
2155                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2156                         unlock_page(page);
2157                 }
2158 page_ok:
2159                 /*
2160                  * i_size must be checked after we know the page is Uptodate.
2161                  *
2162                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2163                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2164                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2165                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2166                  */
2167
2168                 isize = i_size_read(inode);
2169                 end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
2170                 if (unlikely(!isize || index > end_index)) {
2171                         put_page(page);
2172                         goto out;
2173                 }
2174
2175                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
2176                 nr = PAGE_SIZE;
2177                 if (index == end_index) {
2178                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_MASK) + 1;
2179                         if (nr <= offset) {
2180                                 put_page(page);
2181                                 goto out;
2182                         }
2183                 }
2184                 nr = nr - offset;
2185
2186                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
2187                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
2188                  * before reading the page on the kernel side.
2189                  */
2190                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
2191                         flush_dcache_page(page);
2192
2193                 /*
2194                  * When a sequential read accesses a page several times,
2195                  * only mark it as accessed the first time.
2196                  */
2197                 if (prev_index != index || offset != prev_offset)
2198                         mark_page_accessed(page);
2199                 prev_index = index;
2200
2201                 /*
2202                  * Ok, we have the page, and it's up-to-date, so
2203                  * now we can copy it to user space...
2204                  */
2205
2206                 ret = copy_page_to_iter(page, offset, nr, iter);
2207                 offset += ret;
2208                 index += offset >> PAGE_SHIFT;
2209                 offset &= ~PAGE_MASK;
2210                 prev_offset = offset;
2211
2212                 put_page(page);
2213                 written += ret;
2214                 if (!iov_iter_count(iter))
2215                         goto out;
2216                 if (ret < nr) {
2217                         error = -EFAULT;
2218                         goto out;
2219                 }
2220                 continue;
2221
2222 page_not_up_to_date:
2223                 /* Get exclusive access to the page ... */
2224                 if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)
2225                         error = lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2226                 else
2227                         error = lock_page_killable(page);
2228                 if (unlikely(error))
2229                         goto readpage_error;
2230
2231 page_not_up_to_date_locked:
2232                 /* Did it get truncated before we got the lock? */
2233                 if (!page->mapping) {
2234                         unlock_page(page);
2235                         put_page(page);
2236                         continue;
2237                 }
2238
2239                 /* Did somebody else fill it already? */
2240                 if (PageUptodate(page)) {
2241                         unlock_page(page);
2242                         goto page_ok;
2243                 }
2244
2245 readpage:
2246                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT)) {
2247                         unlock_page(page);
2248                         put_page(page);
2249                         goto would_block;
2250                 }
2251                 /*
2252                  * A previous I/O error may have been due to temporary
2253                  * failures, eg. multipath errors.
2254                  * PG_error will be set again if readpage fails.
2255                  */
2256                 ClearPageError(page);
2257                 /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2258                 error = mapping->a_ops->readpage(filp, page);
2259
2260                 if (unlikely(error)) {
2261                         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE) {
2262                                 put_page(page);
2263                                 error = 0;
2264                                 goto find_page;
2265                         }
2266                         goto readpage_error;
2267                 }
2268
2269                 if (!PageUptodate(page)) {
2270                         error = lock_page_killable(page);
2271                         if (unlikely(error))
2272                                 goto readpage_error;
2273                         if (!PageUptodate(page)) {
2274                                 if (page->mapping == NULL) {
2275                                         /*
2276                                          * invalidate_mapping_pages got it
2277                                          */
2278                                         unlock_page(page);
2279                                         put_page(page);
2280                                         goto find_page;
2281                                 }
2282                                 unlock_page(page);
2283                                 shrink_readahead_size_eio(ra);
2284                                 error = -EIO;
2285                                 goto readpage_error;
2286                         }
2287                         unlock_page(page);
2288                 }
2289
2290                 goto page_ok;
2291
2292 readpage_error:
2293                 /* UHHUH! A synchronous read error occurred. Report it */
2294                 put_page(page);
2295                 goto out;
2296
2297 no_cached_page:
2298                 /*
2299                  * Ok, it wasn't cached, so we need to create a new
2300                  * page..
2301                  */
2302                 page = page_cache_alloc(mapping);
2303                 if (!page) {
2304                         error = -ENOMEM;
2305                         goto out;
2306                 }
2307                 error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2308                                 mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2309                 if (error) {
2310                         put_page(page);
2311                         if (error == -EEXIST) {
2312                                 error = 0;
2313                                 goto find_page;
2314                         }
2315                         goto out;
2316                 }
2317                 goto readpage;
2318         }
2319
2320 would_block:
2321         error = -EAGAIN;
2322 out:
2323         ra->prev_pos = prev_index;
2324         ra->prev_pos <<= PAGE_SHIFT;
2325         ra->prev_pos |= prev_offset;
2326
2327         *ppos = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT) + offset;
2328         file_accessed(filp);
2329         return written ? written : error;
2330 }
2331 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_file_buffered_read);
2332
2333 /**
2334  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2335  * @iocb:       kernel I/O control block
2336  * @iter:       destination for the data read
2337  *
2338  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2339  * that can use the page cache directly.
2340  *
2341  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2342  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2343  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2344  *
2345  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2346  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2347  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2348  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2349  *
2350  * Return:
2351  * * number of bytes copied, even for partial reads
2352  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2353  */
2354 ssize_t
2355 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2356 {
2357         size_t count = iov_iter_count(iter);
2358         ssize_t retval = 0;
2359
2360         if (!count)
2361                 goto out; /* skip atime */
2362
2363         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2364                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2365                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2366                 struct inode *inode = mapping->host;
2367                 loff_t size;
2368
2369                 size = i_size_read(inode);
2370                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2371                         if (filemap_range_has_page(mapping, iocb->ki_pos,
2372                                                    iocb->ki_pos + count - 1))
2373                                 return -EAGAIN;
2374                 } else {
2375                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2376                                                 iocb->ki_pos,
2377                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2378                         if (retval < 0)
2379                                 goto out;
2380                 }
2381
2382                 file_accessed(file);
2383
2384                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2385                 if (retval >= 0) {
2386                         iocb->ki_pos += retval;
2387                         count -= retval;
2388                 }
2389                 iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2390
2391                 /*
2392                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2393                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2394                  * we've already read everything we wanted to, or if
2395                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2396                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2397                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2398                  * DAX files, so don't bother trying.
2399                  */
2400                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2401                     IS_DAX(inode))
2402                         goto out;
2403         }
2404
2405         retval = generic_file_buffered_read(iocb, iter, retval);
2406 out:
2407         return retval;
2408 }
2409 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2410
2411 #ifdef CONFIG_MMU
2412 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2413 /*
2414  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2415  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2416  * @page - the page to lock.
2417  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2418  *
2419  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_lock.
2420  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2421  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_lock then fpin
2422  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2423  */
2424 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2425                                      struct file **fpin)
2426 {
2427         if (trylock_page(page))
2428                 return 1;
2429
2430         /*
2431          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2432          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2433          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2434          */
2435         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2436                 return 0;
2437
2438         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2439         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2440                 if (__lock_page_killable(page)) {
2441                         /*
2442                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2443                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2444                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2445                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2446                          */
2447                         if (*fpin == NULL)
2448                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2449                         return 0;
2450                 }
2451         } else
2452                 __lock_page(page);
2453         return 1;
2454 }
2455
2456
2457 /*
2458  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2459  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2460  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2461  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2462  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2463  */
2464 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2465 {
2466         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2467         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2468         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2469         struct file *fpin = NULL;
2470         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2471
2472         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2473         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2474                 return fpin;
2475         if (!ra->ra_pages)
2476                 return fpin;
2477
2478         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2479                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2480                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, file, offset,
2481                                           ra->ra_pages);
2482                 return fpin;
2483         }
2484
2485         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2486         if (ra->mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2487                 ra->mmap_miss++;
2488
2489         /*
2490          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2491          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2492          */
2493         if (ra->mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2494                 return fpin;
2495
2496         /*
2497          * mmap read-around
2498          */
2499         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2500         ra->start = max_t(long, 0, offset - ra->ra_pages / 2);
2501         ra->size = ra->ra_pages;
2502         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2503         ra_submit(ra, mapping, file);
2504         return fpin;
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2509  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2510  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
2511  */
2512 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2513                                             struct page *page)
2514 {
2515         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2516         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2517         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2518         struct file *fpin = NULL;
2519         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2520
2521         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2522         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2523                 return fpin;
2524         if (ra->mmap_miss > 0)
2525                 ra->mmap_miss--;
2526         if (PageReadahead(page)) {
2527                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2528                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2529                                            page, offset, ra->ra_pages);
2530         }
2531         return fpin;
2532 }
2533
2534 /**
2535  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2536  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2537  *
2538  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2539  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2540  *
2541  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2542  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2543  * having a lot of duplicated code.
2544  *
2545  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
2546  *
2547  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
2548  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2549  *
2550  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
2551  * has not been released.
2552  *
2553  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2554  *
2555  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2556  */
2557 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2558 {
2559         int error;
2560         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2561         struct file *fpin = NULL;
2562         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2563         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2564         struct inode *inode = mapping->host;
2565         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2566         pgoff_t max_off;
2567         struct page *page;
2568         vm_fault_t ret = 0;
2569
2570         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2571         if (unlikely(offset >= max_off))
2572                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2573
2574         /*
2575          * Do we have something in the page cache already?
2576          */
2577         page = find_get_page(mapping, offset);
2578         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2579                 /*
2580                  * We found the page, so try async readahead before
2581                  * waiting for the lock.
2582                  */
2583                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2584         } else if (!page) {
2585                 /* No page in the page cache at all */
2586                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2587                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2588                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2589                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2590 retry_find:
2591                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2592                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2593                                           vmf->gfp_mask);
2594                 if (!page) {
2595                         if (fpin)
2596                                 goto out_retry;
2597                         return VM_FAULT_OOM;
2598                 }
2599         }
2600
2601         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
2602                 goto out_retry;
2603
2604         /* Did it get truncated? */
2605         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
2606                 unlock_page(page);
2607                 put_page(page);
2608                 goto retry_find;
2609         }
2610         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
2611
2612         /*
2613          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
2614          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
2615          */
2616         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
2617                 goto page_not_uptodate;
2618
2619         /*
2620          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
2621          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
2622          * redo the fault.
2623          */
2624         if (fpin) {
2625                 unlock_page(page);
2626                 goto out_retry;
2627         }
2628
2629         /*
2630          * Found the page and have a reference on it.
2631          * We must recheck i_size under page lock.
2632          */
2633         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2634         if (unlikely(offset >= max_off)) {
2635                 unlock_page(page);
2636                 put_page(page);
2637                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2638         }
2639
2640         vmf->page = page;
2641         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
2642
2643 page_not_uptodate:
2644         /*
2645          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
2646          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
2647          * because there really aren't any performance issues here
2648          * and we need to check for errors.
2649          */
2650         ClearPageError(page);
2651         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2652         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2653         if (!error) {
2654                 wait_on_page_locked(page);
2655                 if (!PageUptodate(page))
2656                         error = -EIO;
2657         }
2658         if (fpin)
2659                 goto out_retry;
2660         put_page(page);
2661
2662         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2663                 goto retry_find;
2664
2665         shrink_readahead_size_eio(ra);
2666         return VM_FAULT_SIGBUS;
2667
2668 out_retry:
2669         /*
2670          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
2671          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
2672          * page.
2673          */
2674         if (page)
2675                 put_page(page);
2676         if (fpin)
2677                 fput(fpin);
2678         return ret | VM_FAULT_RETRY;
2679 }
2680 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
2681
2682 void filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2683                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
2684 {
2685         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2686         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2687         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
2688         unsigned long max_idx;
2689         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
2690         struct page *page;
2691
2692         rcu_read_lock();
2693         xas_for_each(&xas, page, end_pgoff) {
2694                 if (xas_retry(&xas, page))
2695                         continue;
2696                 if (xa_is_value(page))
2697                         goto next;
2698
2699                 /*
2700                  * Check for a locked page first, as a speculative
2701                  * reference may adversely influence page migration.
2702                  */
2703                 if (PageLocked(page))
2704                         goto next;
2705                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2706                         goto next;
2707
2708                 /* Has the page moved or been split? */
2709                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2710                         goto skip;
2711                 page = find_subpage(page, xas.xa_index);
2712
2713                 if (!PageUptodate(page) ||
2714                                 PageReadahead(page) ||
2715                                 PageHWPoison(page))
2716                         goto skip;
2717                 if (!trylock_page(page))
2718                         goto skip;
2719
2720                 if (page->mapping != mapping || !PageUptodate(page))
2721                         goto unlock;
2722
2723                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
2724                 if (page->index >= max_idx)
2725                         goto unlock;
2726
2727                 if (file->f_ra.mmap_miss > 0)
2728                         file->f_ra.mmap_miss--;
2729
2730                 vmf->address += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
2731                 if (vmf->pte)
2732                         vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
2733                 last_pgoff = xas.xa_index;
2734                 if (alloc_set_pte(vmf, page))
2735                         goto unlock;
2736                 unlock_page(page);
2737                 goto next;
2738 unlock:
2739                 unlock_page(page);
2740 skip:
2741                 put_page(page);
2742 next:
2743                 /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
2744                 if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd))
2745                         break;
2746         }
2747         rcu_read_unlock();
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
2750
2751 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2752 {
2753         struct page *page = vmf->page;
2754         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2755         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
2756
2757         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2758         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2759         lock_page(page);
2760         if (page->mapping != inode->i_mapping) {
2761                 unlock_page(page);
2762                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2763                 goto out;
2764         }
2765         /*
2766          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
2767          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
2768          * see the dirty page and writeprotect it again.
2769          */
2770         set_page_dirty(page);
2771         wait_for_stable_page(page);
2772 out:
2773         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2774         return ret;
2775 }
2776
2777 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
2778         .fault          = filemap_fault,
2779         .map_pages      = filemap_map_pages,
2780         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
2781 };
2782
2783 /* This is used for a general mmap of a disk file */
2784
2785 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2786 {
2787         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2788
2789         if (!mapping->a_ops->readpage)
2790                 return -ENOEXEC;
2791         file_accessed(file);
2792         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
2793         return 0;
2794 }
2795
2796 /*
2797  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
2798  */
2799 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2800 {
2801         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
2802                 return -EINVAL;
2803         return generic_file_mmap(file, vma);
2804 }
2805 #else
2806 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2807 {
2808         return VM_FAULT_SIGBUS;
2809 }
2810 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2811 {
2812         return -ENOSYS;
2813 }
2814 int generic_file_readonly_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2815 {
2816         return -ENOSYS;
2817 }
2818 #endif /* CONFIG_MMU */
2819
2820 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
2821 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
2822 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
2823
2824 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
2825 {
2826         if (!IS_ERR(page)) {
2827                 wait_on_page_locked(page);
2828                 if (!PageUptodate(page)) {
2829                         put_page(page);
2830                         page = ERR_PTR(-EIO);
2831                 }
2832         }
2833         return page;
2834 }
2835
2836 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
2837                                 pgoff_t index,
2838                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2839                                 void *data,
2840                                 gfp_t gfp)
2841 {
2842         struct page *page;
2843         int err;
2844 repeat:
2845         page = find_get_page(mapping, index);
2846         if (!page) {
2847                 page = __page_cache_alloc(gfp);
2848                 if (!page)
2849                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2850                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
2851                 if (unlikely(err)) {
2852                         put_page(page);
2853                         if (err == -EEXIST)
2854                                 goto repeat;
2855                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
2856                         return ERR_PTR(err);
2857                 }
2858
2859 filler:
2860                 if (filler)
2861                         err = filler(data, page);
2862                 else
2863                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
2864
2865                 if (err < 0) {
2866                         put_page(page);
2867                         return ERR_PTR(err);
2868                 }
2869
2870                 page = wait_on_page_read(page);
2871                 if (IS_ERR(page))
2872                         return page;
2873                 goto out;
2874         }
2875         if (PageUptodate(page))
2876                 goto out;
2877
2878         /*
2879          * Page is not up to date and may be locked due one of the following
2880          * case a: Page is being filled and the page lock is held
2881          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
2882          * case c: Truncation in progress (page locked)
2883          * case d: Reclaim in progress
2884          *
2885          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
2886          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
2887          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
2888          *    the page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
2889          *    it's a race vs truncate race.
2890          * Case b, the page will not be up to date
2891          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
2892          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
2893          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
2894          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
2895          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
2896          *    released before return.
2897          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
2898          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
2899          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
2900          *    no need to serialise with page lock.
2901          *
2902          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
2903          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
2904          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
2905          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
2906          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
2907          * wait on the same page for IO to complete.
2908          */
2909         wait_on_page_locked(page);
2910         if (PageUptodate(page))
2911                 goto out;
2912
2913         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
2914         lock_page(page);
2915
2916         /* Case c or d, restart the operation */
2917         if (!page->mapping) {
2918                 unlock_page(page);
2919                 put_page(page);
2920                 goto repeat;
2921         }
2922
2923         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
2924         if (PageUptodate(page)) {
2925                 unlock_page(page);
2926                 goto out;
2927         }
2928
2929         /*
2930          * A previous I/O error may have been due to temporary
2931          * failures.
2932          * Clear page error before actual read, PG_error will be
2933          * set again if read page fails.
2934          */
2935         ClearPageError(page);
2936         goto filler;
2937
2938 out:
2939         mark_page_accessed(page);
2940         return page;
2941 }
2942
2943 /**
2944  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
2945  * @mapping:    the page's address_space
2946  * @index:      the page index
2947  * @filler:     function to perform the read
2948  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
2949  *
2950  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
2951  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
2952  *
2953  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
2954  *
2955  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
2956  */
2957 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
2958                                 pgoff_t index,
2959                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2960                                 void *data)
2961 {
2962         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
2963                         mapping_gfp_mask(mapping));
2964 }
2965 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
2966
2967 /**
2968  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
2969  * @mapping:    the page's address_space
2970  * @index:      the page index
2971  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
2972  *
2973  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
2974  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
2975  *
2976  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
2977  *
2978  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
2979  */
2980 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
2981                                 pgoff_t index,
2982                                 gfp_t gfp)
2983 {
2984         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
2985 }
2986 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
2987
2988 /*
2989  * Don't operate on ranges the page cache doesn't support, and don't exceed the
2990  * LFS limits.  If pos is under the limit it becomes a short access.  If it
2991  * exceeds the limit we return -EFBIG.
2992  */
2993 static int generic_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
2994                                       loff_t *count)
2995 {
2996         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
2997         loff_t max_size = inode->i_sb->s_maxbytes;
2998         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
2999
3000         if (limit != RLIM_INFINITY) {
3001                 if (pos >= limit) {
3002                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
3003                         return -EFBIG;
3004                 }
3005                 *count = min(*count, limit - pos);
3006         }
3007
3008         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
3009                 max_size = MAX_NON_LFS;
3010
3011         if (unlikely(pos >= max_size))
3012                 return -EFBIG;
3013
3014         *count = min(*count, max_size - pos);
3015
3016         return 0;
3017 }
3018
3019 /*
3020  * Performs necessary checks before doing a write
3021  *
3022  * Can adjust writing position or amount of bytes to write.
3023  * Returns appropriate error code that caller should return or
3024  * zero in case that write should be allowed.
3025  */
3026 inline ssize_t generic_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3027 {
3028         struct file *file = iocb->ki_filp;
3029         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3030         loff_t count;
3031         int ret;
3032
3033         if (IS_SWAPFILE(inode))
3034                 return -ETXTBSY;
3035
3036         if (!iov_iter_count(from))
3037                 return 0;
3038
3039         /* FIXME: this is for backwards compatibility with 2.4 */
3040         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND)
3041                 iocb->ki_pos = i_size_read(inode);
3042
3043         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
3044                 return -EINVAL;
3045
3046         count = iov_iter_count(from);
3047         ret = generic_write_check_limits(file, iocb->ki_pos, &count);
3048         if (ret)
3049                 return ret;
3050
3051         iov_iter_truncate(from, count);
3052         return iov_iter_count(from);
3053 }
3054 EXPORT_SYMBOL(generic_write_checks);
3055
3056 /*
3057  * Performs necessary checks before doing a clone.
3058  *
3059  * Can adjust amount of bytes to clone via @req_count argument.
3060  * Returns appropriate error code that caller should return or
3061  * zero in case the clone should be allowed.
3062  */
3063 int generic_remap_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3064                          struct file *file_out, loff_t pos_out,
3065                          loff_t *req_count, unsigned int remap_flags)
3066 {
3067         struct inode *inode_in = file_in->f_mapping->host;
3068         struct inode *inode_out = file_out->f_mapping->host;
3069         uint64_t count = *req_count;
3070         uint64_t bcount;
3071         loff_t size_in, size_out;
3072         loff_t bs = inode_out->i_sb->s_blocksize;
3073         int ret;
3074
3075         /* The start of both ranges must be aligned to an fs block. */
3076         if (!IS_ALIGNED(pos_in, bs) || !IS_ALIGNED(pos_out, bs))
3077                 return -EINVAL;
3078
3079         /* Ensure offsets don't wrap. */
3080         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3081                 return -EINVAL;
3082
3083         size_in = i_size_read(inode_in);
3084         size_out = i_size_read(inode_out);
3085
3086         /* Dedupe requires both ranges to be within EOF. */
3087         if ((remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) &&
3088             (pos_in >= size_in || pos_in + count > size_in ||
3089              pos_out >= size_out || pos_out + count > size_out))
3090                 return -EINVAL;
3091
3092         /* Ensure the infile range is within the infile. */
3093         if (pos_in >= size_in)
3094                 return -EINVAL;
3095         count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3096
3097         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3098         if (ret)
3099                 return ret;
3100
3101         /*
3102          * If the user wanted us to link to the infile's EOF, round up to the
3103          * next block boundary for this check.
3104          *
3105          * Otherwise, make sure the count is also block-aligned, having
3106          * already confirmed the starting offsets' block alignment.
3107          */
3108         if (pos_in + count == size_in) {
3109                 bcount = ALIGN(size_in, bs) - pos_in;
3110         } else {
3111                 if (!IS_ALIGNED(count, bs))
3112                         count = ALIGN_DOWN(count, bs);
3113                 bcount = count;
3114         }
3115
3116         /* Don't allow overlapped cloning within the same file. */
3117         if (inode_in == inode_out &&
3118             pos_out + bcount > pos_in &&
3119             pos_out < pos_in + bcount)
3120                 return -EINVAL;
3121
3122         /*
3123          * We shortened the request but the caller can't deal with that, so
3124          * bounce the request back to userspace.
3125          */
3126         if (*req_count != count && !(remap_flags & REMAP_FILE_CAN_SHORTEN))
3127                 return -EINVAL;
3128
3129         *req_count = count;
3130         return 0;
3131 }
3132
3133
3134 /*
3135  * Performs common checks before doing a file copy/clone
3136  * from @file_in to @file_out.
3137  */
3138 int generic_file_rw_checks(struct file *file_in, struct file *file_out)
3139 {
3140         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3141         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3142
3143         /* Don't copy dirs, pipes, sockets... */
3144         if (S_ISDIR(inode_in->i_mode) || S_ISDIR(inode_out->i_mode))
3145                 return -EISDIR;
3146         if (!S_ISREG(inode_in->i_mode) || !S_ISREG(inode_out->i_mode))
3147                 return -EINVAL;
3148
3149         if (!(file_in->f_mode & FMODE_READ) ||
3150             !(file_out->f_mode & FMODE_WRITE) ||
3151             (file_out->f_flags & O_APPEND))
3152                 return -EBADF;
3153
3154         return 0;
3155 }
3156
3157 /*
3158  * Performs necessary checks before doing a file copy
3159  *
3160  * Can adjust amount of bytes to copy via @req_count argument.
3161  * Returns appropriate error code that caller should return or
3162  * zero in case the copy should be allowed.
3163  */
3164 int generic_copy_file_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3165                              struct file *file_out, loff_t pos_out,
3166                              size_t *req_count, unsigned int flags)
3167 {
3168         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3169         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3170         uint64_t count = *req_count;
3171         loff_t size_in;
3172         int ret;
3173
3174         ret = generic_file_rw_checks(file_in, file_out);
3175         if (ret)
3176                 return ret;
3177
3178         /* Don't touch certain kinds of inodes */
3179         if (IS_IMMUTABLE(inode_out))
3180                 return -EPERM;
3181
3182         if (IS_SWAPFILE(inode_in) || IS_SWAPFILE(inode_out))
3183                 return -ETXTBSY;
3184
3185         /* Ensure offsets don't wrap. */
3186         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3187                 return -EOVERFLOW;
3188
3189         /* Shorten the copy to EOF */
3190         size_in = i_size_read(inode_in);
3191         if (pos_in >= size_in)
3192                 count = 0;
3193         else
3194                 count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3195
3196         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3197         if (ret)
3198                 return ret;
3199
3200         /* Don't allow overlapped copying within the same file. */
3201         if (inode_in == inode_out &&
3202             pos_out + count > pos_in &&
3203             pos_out < pos_in + count)
3204                 return -EINVAL;
3205
3206         *req_count = count;
3207         return 0;
3208 }
3209
3210 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3211                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3212                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3213 {
3214         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3215
3216         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3217                                                         pagep, fsdata);
3218 }
3219 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3220
3221 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3222                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3223                                 struct page *page, void *fsdata)
3224 {
3225         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3226
3227         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3228 }
3229 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3230
3231 /*
3232  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3233  */
3234 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3235 {
3236         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3237         char pathname[128];
3238         struct inode *inode = file_inode(filp);
3239         char *path;
3240
3241         errseq_set(&inode->i_mapping->wb_err, -EIO);
3242         if (__ratelimit(&_rs)) {
3243                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3244                 if (IS_ERR(path))
3245                         path = "(unknown)";
3246                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3247                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3248                         current->comm);
3249         }
3250 }
3251
3252 ssize_t
3253 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3254 {
3255         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3256         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3257         struct inode    *inode = mapping->host;
3258         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3259         ssize_t         written;
3260         size_t          write_len;
3261         pgoff_t         end;
3262
3263         write_len = iov_iter_count(from);
3264         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3265
3266         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3267                 /* If there are pages to writeback, return */
3268                 if (filemap_range_has_page(inode->i_mapping, pos,
3269                                            pos + write_len - 1))
3270                         return -EAGAIN;
3271         } else {
3272                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3273                                                         pos + write_len - 1);
3274                 if (written)
3275                         goto out;
3276         }
3277
3278         /*
3279          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3280          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3281          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3282          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3283          */
3284         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3285                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3286         /*
3287          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3288          * to buffered write.
3289          */
3290         if (written) {
3291                 if (written == -EBUSY)
3292                         return 0;
3293                 goto out;
3294         }
3295
3296         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3297
3298         /*
3299          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3300          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3301          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3302          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3303          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3304          * fails, tough, the write still worked...
3305          *
3306          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3307          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3308          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3309          * them by removing it completely.
3310          *
3311          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3312          *
3313          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3314          */
3315         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3316             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3317                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3318
3319         if (written > 0) {
3320                 pos += written;
3321                 write_len -= written;
3322                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3323                         i_size_write(inode, pos);
3324                         mark_inode_dirty(inode);
3325                 }
3326                 iocb->ki_pos = pos;
3327         }
3328         iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3329 out:
3330         return written;
3331 }
3332 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3333
3334 /*
3335  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3336  * page. This function is specifically for buffered writes.
3337  */
3338 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3339                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3340 {
3341         struct page *page;
3342         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3343
3344         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3345                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3346
3347         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3348                         mapping_gfp_mask(mapping));
3349         if (page)
3350                 wait_for_stable_page(page);
3351
3352         return page;
3353 }
3354 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3355
3356 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3357                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3358 {
3359         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3360         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3361         long status = 0;
3362         ssize_t written = 0;
3363         unsigned int flags = 0;
3364
3365         do {
3366                 struct page *page;
3367                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3368                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3369                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3370                 void *fsdata;
3371
3372                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3373                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3374                                                 iov_iter_count(i));
3375
3376 again:
3377                 /*
3378                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3379                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3380                  * same page as we're writing to, without it being marked
3381                  * up-to-date.
3382                  *
3383                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3384                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3385                  * usercopies are used, below.
3386                  */
3387                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3388                         status = -EFAULT;
3389                         break;
3390                 }
3391
3392                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3393                         status = -EINTR;
3394                         break;
3395                 }
3396
3397                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3398                                                 &page, &fsdata);
3399                 if (unlikely(status < 0))
3400                         break;
3401
3402                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3403                         flush_dcache_page(page);
3404
3405                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3406                 flush_dcache_page(page);
3407
3408                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3409                                                 page, fsdata);
3410                 if (unlikely(status < 0))
3411                         break;
3412                 copied = status;
3413
3414                 cond_resched();
3415
3416                 iov_iter_advance(i, copied);
3417                 if (unlikely(copied == 0)) {
3418                         /*
3419                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3420                          * fall back to a single segment length write.
3421                          *
3422                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3423                          * because not all segments in the iov can be copied at
3424                          * once without a pagefault.
3425                          */
3426                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3427                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3428                         goto again;
3429                 }
3430                 pos += copied;
3431                 written += copied;
3432
3433                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3434         } while (iov_iter_count(i));
3435
3436         return written ? written : status;
3437 }
3438 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3439
3440 /**
3441  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3442  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3443  * @from:       iov_iter with data to write
3444  *
3445  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3446  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3447  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3448  * do direct IO or a standard buffered write.
3449  *
3450  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3451  * object which does not need locking at all.
3452  *
3453  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3454  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3455  * avoid syncing under i_mutex.
3456  *
3457  * Return:
3458  * * number of bytes written, even for truncated writes
3459  * * negative error code if no data has been written at all
3460  */
3461 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3462 {
3463         struct file *file = iocb->ki_filp;
3464         struct address_space * mapping = file->f_mapping;
3465         struct inode    *inode = mapping->host;
3466         ssize_t         written = 0;
3467         ssize_t         err;
3468         ssize_t         status;
3469
3470         /* We can write back this queue in page reclaim */
3471         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3472         err = file_remove_privs(file);
3473         if (err)
3474                 goto out;
3475
3476         err = file_update_time(file);
3477         if (err)
3478                 goto out;
3479
3480         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3481                 loff_t pos, endbyte;
3482
3483                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3484                 /*
3485                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3486                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3487                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3488                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3489                  * page-cache pages correctly).
3490                  */
3491                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3492                         goto out;
3493
3494                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3495                 /*
3496                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3497                  * then we want to return the number of bytes which were
3498                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3499                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3500                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3501                  */
3502                 if (unlikely(status < 0)) {
3503                         err = status;
3504                         goto out;
3505                 }
3506                 /*
3507                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3508                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3509                  * semantics.
3510                  */
3511                 endbyte = pos + status - 1;
3512                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3513                 if (err == 0) {
3514                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3515                         written += status;
3516                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3517                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3518                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3519                 } else {
3520                         /*
3521                          * We don't know how much we wrote, so just return
3522                          * the number of bytes which were direct-written
3523                          */
3524                 }
3525         } else {
3526                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3527                 if (likely(written > 0))
3528                         iocb->ki_pos += written;
3529         }
3530 out:
3531         current->backing_dev_info = NULL;
3532         return written ? written : err;
3533 }
3534 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3535
3536 /**
3537  * generic_file_write_iter - write data to a file
3538  * @iocb:       IO state structure
3539  * @from:       iov_iter with data to write
3540  *
3541  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3542  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3543  * and acquires i_mutex as needed.
3544  * Return:
3545  * * negative error code if no data has been written at all of
3546  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3547  * * number of bytes written, even for truncated writes
3548  */
3549 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3550 {
3551         struct file *file = iocb->ki_filp;
3552         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3553         ssize_t ret;
3554
3555         inode_lock(inode);
3556         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3557         if (ret > 0)
3558                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3559         inode_unlock(inode);
3560
3561         if (ret > 0)
3562                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3563         return ret;
3564 }
3565 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3566
3567 /**
3568  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3569  *
3570  * @page: the page which the kernel is trying to free
3571  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3572  *
3573  * The address_space is to try to release any data against the page
3574  * (presumably at page->private).
3575  *
3576  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3577  * page is known to the local caching routines.
3578  *
3579  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3580  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3581  *
3582  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3583  */
3584 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3585 {
3586         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3587
3588         BUG_ON(!PageLocked(page));
3589         if (PageWriteback(page))
3590                 return 0;
3591
3592         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3593                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3594         return try_to_free_buffers(page);
3595 }
3596
3597 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);