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