249c92917eb4099782be4d9d84b639cde1bf2887
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / hugetlb.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Generic hugetlb support.
4  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
5  */
6 #include <linux/list.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/seq_file.h>
10 #include <linux/sysctl.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/mmu_notifier.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/mempolicy.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/cpuset.h>
18 #include <linux/mutex.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sysfs.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/mmdebug.h>
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/rmap.h>
25 #include <linux/string_helpers.h>
26 #include <linux/swap.h>
27 #include <linux/swapops.h>
28 #include <linux/jhash.h>
29 #include <linux/numa.h>
30 #include <linux/llist.h>
31
32 #include <asm/page.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/tlb.h>
35
36 #include <linux/io.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
39 #include <linux/node.h>
40 #include <linux/userfaultfd_k.h>
41 #include <linux/page_owner.h>
42 #include "internal.h"
43
44 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
45 unsigned int default_hstate_idx;
46 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
47 /*
48  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
49  * at boot time.
50  */
51 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
52
53 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
54
55 /* for command line parsing */
56 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
57 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
58 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
59 static bool __initdata parsed_valid_hugepagesz = true;
60
61 /*
62  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
63  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
64  */
65 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
66
67 /*
68  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
69  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
70  */
71 static int num_fault_mutexes;
72 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
73
74 /* Forward declaration */
75 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
76
77 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
78 {
79         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
80
81         spin_unlock(&spool->lock);
82
83         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
84          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
85          * free the subpool */
86         if (free) {
87                 if (spool->min_hpages != -1)
88                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
89                                                 -spool->min_hpages);
90                 kfree(spool);
91         }
92 }
93
94 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
95                                                 long min_hpages)
96 {
97         struct hugepage_subpool *spool;
98
99         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
100         if (!spool)
101                 return NULL;
102
103         spin_lock_init(&spool->lock);
104         spool->count = 1;
105         spool->max_hpages = max_hpages;
106         spool->hstate = h;
107         spool->min_hpages = min_hpages;
108
109         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
110                 kfree(spool);
111                 return NULL;
112         }
113         spool->rsv_hpages = min_hpages;
114
115         return spool;
116 }
117
118 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
119 {
120         spin_lock(&spool->lock);
121         BUG_ON(!spool->count);
122         spool->count--;
123         unlock_or_release_subpool(spool);
124 }
125
126 /*
127  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
128  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
129  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
130  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
131  * only be different than the passed value (delta) in the case where
132  * a subpool minimum size must be manitained.
133  */
134 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
135                                       long delta)
136 {
137         long ret = delta;
138
139         if (!spool)
140                 return ret;
141
142         spin_lock(&spool->lock);
143
144         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
145                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
146                         spool->used_hpages += delta;
147                 else {
148                         ret = -ENOMEM;
149                         goto unlock_ret;
150                 }
151         }
152
153         /* minimum size accounting */
154         if (spool->min_hpages != -1 && spool->rsv_hpages) {
155                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
156                         /*
157                          * Asking for more reserves than those already taken on
158                          * behalf of subpool.  Return difference.
159                          */
160                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
161                         spool->rsv_hpages = 0;
162                 } else {
163                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
164                         spool->rsv_hpages -= delta;
165                 }
166         }
167
168 unlock_ret:
169         spin_unlock(&spool->lock);
170         return ret;
171 }
172
173 /*
174  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
175  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
176  * The return value may only be different than the passed value (delta)
177  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
178  */
179 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
180                                        long delta)
181 {
182         long ret = delta;
183
184         if (!spool)
185                 return delta;
186
187         spin_lock(&spool->lock);
188
189         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
190                 spool->used_hpages -= delta;
191
192          /* minimum size accounting */
193         if (spool->min_hpages != -1 && spool->used_hpages < spool->min_hpages) {
194                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
195                         ret = 0;
196                 else
197                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
198
199                 spool->rsv_hpages += delta;
200                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
201                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
202         }
203
204         /*
205          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
206          * quota reference, free it now.
207          */
208         unlock_or_release_subpool(spool);
209
210         return ret;
211 }
212
213 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
214 {
215         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
216 }
217
218 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
219 {
220         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
221 }
222
223 /*
224  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
225  *                    across the pages in a mapping.
226  *
227  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
228  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
229  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
230  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
231  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
232  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
233  *
234  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
235  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
236  * represents the first element past the end of the region. This is used in
237  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
238  *
239  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
240  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
241  */
242 struct file_region {
243         struct list_head link;
244         long from;
245         long to;
246 };
247
248 /* Must be called with resv->lock held. Calling this with count_only == true
249  * will count the number of pages to be added but will not modify the linked
250  * list.
251  */
252 static long add_reservation_in_range(struct resv_map *resv, long f, long t,
253                                      bool count_only)
254 {
255         long chg = 0;
256         struct list_head *head = &resv->regions;
257         struct file_region *rg = NULL, *trg = NULL, *nrg = NULL;
258
259         /* Locate the region we are before or in. */
260         list_for_each_entry(rg, head, link)
261                 if (f <= rg->to)
262                         break;
263
264         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
265         if (f > rg->from)
266                 f = rg->from;
267
268         chg = t - f;
269
270         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
271         nrg = rg;
272         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
273                 if (&rg->link == head)
274                         break;
275                 if (rg->from > t)
276                         break;
277
278                 /* We overlap with this area, if it extends further than
279                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
280                  * existing reservation.
281                  */
282                 if (rg->to > t) {
283                         chg += rg->to - t;
284                         t = rg->to;
285                 }
286                 chg -= rg->to - rg->from;
287
288                 if (!count_only && rg != nrg) {
289                         list_del(&rg->link);
290                         kfree(rg);
291                 }
292         }
293
294         if (!count_only) {
295                 nrg->from = f;
296                 nrg->to = t;
297         }
298
299         return chg;
300 }
301
302 /*
303  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
304  * map.  Existing regions will be expanded to accommodate the specified
305  * range, or a region will be taken from the cache.  Sufficient regions
306  * must exist in the cache due to the previous call to region_chg with
307  * the same range.
308  *
309  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
310  * number is greater than or equal to zero.
311  */
312 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
313 {
314         struct list_head *head = &resv->regions;
315         struct file_region *rg, *nrg;
316         long add = 0;
317
318         spin_lock(&resv->lock);
319         /* Locate the region we are either in or before. */
320         list_for_each_entry(rg, head, link)
321                 if (f <= rg->to)
322                         break;
323
324         /*
325          * If no region exists which can be expanded to include the
326          * specified range, pull a region descriptor from the cache
327          * and use it for this range.
328          */
329         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
330                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
331
332                 resv->region_cache_count--;
333                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
334                                         link);
335                 list_del(&nrg->link);
336
337                 nrg->from = f;
338                 nrg->to = t;
339                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
340
341                 add += t - f;
342                 goto out_locked;
343         }
344
345         add = add_reservation_in_range(resv, f, t, false);
346
347 out_locked:
348         resv->adds_in_progress--;
349         spin_unlock(&resv->lock);
350         VM_BUG_ON(add < 0);
351         return add;
352 }
353
354 /*
355  * Examine the existing reserve map and determine how many
356  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
357  * represented.  This routine is called before a subsequent
358  * call to region_add that will actually modify the reserve
359  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
360  * not change the number of huge pages represented by the
361  * map.  A new file_region structure is added to the cache
362  * as a placeholder, so that the subsequent region_add
363  * call will have all the regions it needs and will not fail.
364  *
365  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
366  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
367  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
368  * is needed and can not be allocated.
369  */
370 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
371 {
372         long chg = 0;
373
374         spin_lock(&resv->lock);
375 retry_locked:
376         resv->adds_in_progress++;
377
378         /*
379          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
380          * the number of in progress add operations.
381          */
382         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
383                 struct file_region *trg;
384
385                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
386                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
387                 resv->adds_in_progress--;
388                 spin_unlock(&resv->lock);
389
390                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
391                 if (!trg)
392                         return -ENOMEM;
393
394                 spin_lock(&resv->lock);
395                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
396                 resv->region_cache_count++;
397                 goto retry_locked;
398         }
399
400         chg = add_reservation_in_range(resv, f, t, true);
401
402         spin_unlock(&resv->lock);
403         return chg;
404 }
405
406 /*
407  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
408  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
409  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
410  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
411  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
412  *
413  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
414  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
415  * arguments will match the associated region_chg call.
416  */
417 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
418 {
419         spin_lock(&resv->lock);
420         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
421         resv->adds_in_progress--;
422         spin_unlock(&resv->lock);
423 }
424
425 /*
426  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
427  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
428  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
429  * and either trim, delete or split the existing regions.
430  *
431  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
432  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
433  * case where a region must be split, a new region descriptor must
434  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
435  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
436  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
437  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
438  */
439 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
440 {
441         struct list_head *head = &resv->regions;
442         struct file_region *rg, *trg;
443         struct file_region *nrg = NULL;
444         long del = 0;
445
446 retry:
447         spin_lock(&resv->lock);
448         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
449                 /*
450                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
451                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
452                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
453                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
454                  * at the beginning of the range to be deleted.
455                  */
456                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
457                         continue;
458
459                 if (rg->from >= t)
460                         break;
461
462                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
463                         /*
464                          * Check for an entry in the cache before dropping
465                          * lock and attempting allocation.
466                          */
467                         if (!nrg &&
468                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
469                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
470                                                         struct file_region,
471                                                         link);
472                                 list_del(&nrg->link);
473                                 resv->region_cache_count--;
474                         }
475
476                         if (!nrg) {
477                                 spin_unlock(&resv->lock);
478                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
479                                 if (!nrg)
480                                         return -ENOMEM;
481                                 goto retry;
482                         }
483
484                         del += t - f;
485
486                         /* New entry for end of split region */
487                         nrg->from = t;
488                         nrg->to = rg->to;
489                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
490
491                         /* Original entry is trimmed */
492                         rg->to = f;
493
494                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
495                         nrg = NULL;
496                         break;
497                 }
498
499                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
500                         del += rg->to - rg->from;
501                         list_del(&rg->link);
502                         kfree(rg);
503                         continue;
504                 }
505
506                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
507                         del += t - rg->from;
508                         rg->from = t;
509                 } else {                /* Trim end of region */
510                         del += rg->to - f;
511                         rg->to = f;
512                 }
513         }
514
515         spin_unlock(&resv->lock);
516         kfree(nrg);
517         return del;
518 }
519
520 /*
521  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
522  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
523  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
524  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
525  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
526  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
527  * counts.
528  */
529 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode)
530 {
531         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
532         long rsv_adjust;
533
534         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
535         if (rsv_adjust) {
536                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
537
538                 hugetlb_acct_memory(h, 1);
539         }
540 }
541
542 /*
543  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
544  * that intersect with the range [f, t).
545  */
546 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
547 {
548         struct list_head *head = &resv->regions;
549         struct file_region *rg;
550         long chg = 0;
551
552         spin_lock(&resv->lock);
553         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
554         list_for_each_entry(rg, head, link) {
555                 long seg_from;
556                 long seg_to;
557
558                 if (rg->to <= f)
559                         continue;
560                 if (rg->from >= t)
561                         break;
562
563                 seg_from = max(rg->from, f);
564                 seg_to = min(rg->to, t);
565
566                 chg += seg_to - seg_from;
567         }
568         spin_unlock(&resv->lock);
569
570         return chg;
571 }
572
573 /*
574  * Convert the address within this vma to the page offset within
575  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
576  */
577 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
578                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
579 {
580         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
581                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
582 }
583
584 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
585                                      unsigned long address)
586 {
587         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
588 }
589 EXPORT_SYMBOL_GPL(linear_hugepage_index);
590
591 /*
592  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
593  * cases this will be same size as used by the page table entries.
594  */
595 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
596 {
597         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pagesize)
598                 return vma->vm_ops->pagesize(vma);
599         return PAGE_SIZE;
600 }
601 EXPORT_SYMBOL_GPL(vma_kernel_pagesize);
602
603 /*
604  * Return the page size being used by the MMU to back a VMA. In the majority
605  * of cases, the page size used by the kernel matches the MMU size. On
606  * architectures where it differs, an architecture-specific 'strong'
607  * version of this symbol is required.
608  */
609 __weak unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
610 {
611         return vma_kernel_pagesize(vma);
612 }
613
614 /*
615  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
616  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
617  * alignment.
618  */
619 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
620 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
621 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
622
623 /*
624  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
625  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
626  * is guaranteed to have their future faults succeed.
627  *
628  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
629  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
630  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
631  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
632  *
633  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
634  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
635  * with the underlying file, this region map represents the backing file
636  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
637  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
638  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
639  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
640  * reservation ie. where pages have been instantiated.
641  */
642 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
643 {
644         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
645 }
646
647 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
648                                                         unsigned long value)
649 {
650         vma->vm_private_data = (void *)value;
651 }
652
653 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
654 {
655         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
656         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
657
658         if (!resv_map || !rg) {
659                 kfree(resv_map);
660                 kfree(rg);
661                 return NULL;
662         }
663
664         kref_init(&resv_map->refs);
665         spin_lock_init(&resv_map->lock);
666         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
667
668         resv_map->adds_in_progress = 0;
669
670         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
671         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
672         resv_map->region_cache_count = 1;
673
674         return resv_map;
675 }
676
677 void resv_map_release(struct kref *ref)
678 {
679         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
680         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
681         struct file_region *rg, *trg;
682
683         /* Clear out any active regions before we release the map. */
684         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
685
686         /* ... and any entries left in the cache */
687         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
688                 list_del(&rg->link);
689                 kfree(rg);
690         }
691
692         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
693
694         kfree(resv_map);
695 }
696
697 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
698 {
699         /*
700          * At inode evict time, i_mapping may not point to the original
701          * address space within the inode.  This original address space
702          * contains the pointer to the resv_map.  So, always use the
703          * address space embedded within the inode.
704          * The VERY common case is inode->mapping == &inode->i_data but,
705          * this may not be true for device special inodes.
706          */
707         return (struct resv_map *)(&inode->i_data)->private_data;
708 }
709
710 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
711 {
712         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
713         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
714                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
715                 struct inode *inode = mapping->host;
716
717                 return inode_resv_map(inode);
718
719         } else {
720                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
721                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
722         }
723 }
724
725 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
726 {
727         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
728         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
729
730         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
731                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
732 }
733
734 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
735 {
736         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
737         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
738
739         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
740 }
741
742 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
743 {
744         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
745
746         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
747 }
748
749 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
750 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
751 {
752         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
753         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
754                 vma->vm_private_data = (void *)0;
755 }
756
757 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
758 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
759 {
760         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
761                 /*
762                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
763                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
764                  * reserve count remains after releasing inode, because this
765                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
766                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
767                  * don't have any other solution to deal with this situation
768                  * properly, so add work-around here.
769                  */
770                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
771                         return true;
772                 else
773                         return false;
774         }
775
776         /* Shared mappings always use reserves */
777         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
778                 /*
779                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
780                  * be a region map for all pages.  The only situation where
781                  * there is no region map is if a hole was punched via
782                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
783                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
784                  */
785                 if (chg)
786                         return false;
787                 else
788                         return true;
789         }
790
791         /*
792          * Only the process that called mmap() has reserves for
793          * private mappings.
794          */
795         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER)) {
796                 /*
797                  * Like the shared case above, a hole punch or truncate
798                  * could have been performed on the private mapping.
799                  * Examine the value of chg to determine if reserves
800                  * actually exist or were previously consumed.
801                  * Very Subtle - The value of chg comes from a previous
802                  * call to vma_needs_reserves().  The reserve map for
803                  * private mappings has different (opposite) semantics
804                  * than that of shared mappings.  vma_needs_reserves()
805                  * has already taken this difference in semantics into
806                  * account.  Therefore, the meaning of chg is the same
807                  * as in the shared case above.  Code could easily be
808                  * combined, but keeping it separate draws attention to
809                  * subtle differences.
810                  */
811                 if (chg)
812                         return false;
813                 else
814                         return true;
815         }
816
817         return false;
818 }
819
820 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
821 {
822         int nid = page_to_nid(page);
823         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
824         h->free_huge_pages++;
825         h->free_huge_pages_node[nid]++;
826 }
827
828 static struct page *dequeue_huge_page_node_exact(struct hstate *h, int nid)
829 {
830         struct page *page;
831
832         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
833                 if (!PageHWPoison(page))
834                         break;
835         /*
836          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
837          * the allocation fails.
838          */
839         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
840                 return NULL;
841         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
842         set_page_refcounted(page);
843         h->free_huge_pages--;
844         h->free_huge_pages_node[nid]--;
845         return page;
846 }
847
848 static struct page *dequeue_huge_page_nodemask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask, int nid,
849                 nodemask_t *nmask)
850 {
851         unsigned int cpuset_mems_cookie;
852         struct zonelist *zonelist;
853         struct zone *zone;
854         struct zoneref *z;
855         int node = NUMA_NO_NODE;
856
857         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
858
859 retry_cpuset:
860         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
861         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nmask) {
862                 struct page *page;
863
864                 if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
865                         continue;
866                 /*
867                  * no need to ask again on the same node. Pool is node rather than
868                  * zone aware
869                  */
870                 if (zone_to_nid(zone) == node)
871                         continue;
872                 node = zone_to_nid(zone);
873
874                 page = dequeue_huge_page_node_exact(h, node);
875                 if (page)
876                         return page;
877         }
878         if (unlikely(read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
879                 goto retry_cpuset;
880
881         return NULL;
882 }
883
884 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
885 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
886 {
887         if (hugepage_movable_supported(h))
888                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
889         else
890                 return GFP_HIGHUSER;
891 }
892
893 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
894                                 struct vm_area_struct *vma,
895                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
896                                 long chg)
897 {
898         struct page *page;
899         struct mempolicy *mpol;
900         gfp_t gfp_mask;
901         nodemask_t *nodemask;
902         int nid;
903
904         /*
905          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
906          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
907          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
908          */
909         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
910                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
911                 goto err;
912
913         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
914         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
915                 goto err;
916
917         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
918         nid = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
919         page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, nodemask);
920         if (page && !avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, chg)) {
921                 SetPagePrivate(page);
922                 h->resv_huge_pages--;
923         }
924
925         mpol_cond_put(mpol);
926         return page;
927
928 err:
929         return NULL;
930 }
931
932 /*
933  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
934  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
935  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
936  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
937  * node for alloc or free.
938  */
939 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
940 {
941         nid = next_node_in(nid, *nodes_allowed);
942         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
943
944         return nid;
945 }
946
947 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
948 {
949         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
950                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
951         return nid;
952 }
953
954 /*
955  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
956  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
957  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
958  * mask.
959  */
960 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
961                                         nodemask_t *nodes_allowed)
962 {
963         int nid;
964
965         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
966
967         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
968         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
969
970         return nid;
971 }
972
973 /*
974  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
975  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
976  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
977  * that the next attempt to free addresses the next node.
978  */
979 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
980 {
981         int nid;
982
983         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
984
985         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
986         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
987
988         return nid;
989 }
990
991 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
992         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
993                 nr_nodes > 0 &&                                         \
994                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
995                 nr_nodes--)
996
997 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
998         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
999                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1000                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1001                 nr_nodes--)
1002
1003 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE
1004 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1005                                         unsigned int order)
1006 {
1007         int i;
1008         int nr_pages = 1 << order;
1009         struct page *p = page + 1;
1010
1011         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1012         if (hpage_pincount_available(page))
1013                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1014
1015         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1016                 clear_compound_head(p);
1017                 set_page_refcounted(p);
1018         }
1019
1020         set_compound_order(page, 0);
1021         __ClearPageHead(page);
1022 }
1023
1024 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1025 {
1026         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1027 }
1028
1029 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
1030 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1031                 int nid, nodemask_t *nodemask)
1032 {
1033         unsigned long nr_pages = 1UL << huge_page_order(h);
1034
1035         return alloc_contig_pages(nr_pages, gfp_mask, nid, nodemask);
1036 }
1037
1038 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1039 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1040 #else /* !CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1041 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1042                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1043 {
1044         return NULL;
1045 }
1046 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1047
1048 #else /* !CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE */
1049 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1050                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1051 {
1052         return NULL;
1053 }
1054 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1055 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1056                                                 unsigned int order) { }
1057 #endif
1058
1059 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1060 {
1061         int i;
1062
1063         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
1064                 return;
1065
1066         h->nr_huge_pages--;
1067         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1068         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h); i++) {
1069                 page[i].flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1070                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1071                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1072                                 1 << PG_writeback);
1073         }
1074         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1075         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1076         set_page_refcounted(page);
1077         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1078                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1079                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1080         } else {
1081                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1082         }
1083 }
1084
1085 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1086 {
1087         struct hstate *h;
1088
1089         for_each_hstate(h) {
1090                 if (huge_page_size(h) == size)
1091                         return h;
1092         }
1093         return NULL;
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1098  * to hstate->hugepage_activelist.)
1099  *
1100  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1101  */
1102 bool page_huge_active(struct page *page)
1103 {
1104         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page), page);
1105         return PageHead(page) && PagePrivate(&page[1]);
1106 }
1107
1108 /* never called for tail page */
1109 static void set_page_huge_active(struct page *page)
1110 {
1111         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1112         SetPagePrivate(&page[1]);
1113 }
1114
1115 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1116 {
1117         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1118         ClearPagePrivate(&page[1]);
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Internal hugetlb specific page flag. Do not use outside of the hugetlb
1123  * code
1124  */
1125 static inline bool PageHugeTemporary(struct page *page)
1126 {
1127         if (!PageHuge(page))
1128                 return false;
1129
1130         return (unsigned long)page[2].mapping == -1U;
1131 }
1132
1133 static inline void SetPageHugeTemporary(struct page *page)
1134 {
1135         page[2].mapping = (void *)-1U;
1136 }
1137
1138 static inline void ClearPageHugeTemporary(struct page *page)
1139 {
1140         page[2].mapping = NULL;
1141 }
1142
1143 static void __free_huge_page(struct page *page)
1144 {
1145         /*
1146          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1147          * compound page destructor.
1148          */
1149         struct hstate *h = page_hstate(page);
1150         int nid = page_to_nid(page);
1151         struct hugepage_subpool *spool =
1152                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1153         bool restore_reserve;
1154
1155         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1156         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1157
1158         set_page_private(page, 0);
1159         page->mapping = NULL;
1160         restore_reserve = PagePrivate(page);
1161         ClearPagePrivate(page);
1162
1163         /*
1164          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1165          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1166          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1167          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1168          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1169          * remove the reserved page from the subpool.
1170          */
1171         if (!restore_reserve) {
1172                 /*
1173                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1174                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1175                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1176                  * operation.
1177                  */
1178                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1179                         restore_reserve = true;
1180         }
1181
1182         spin_lock(&hugetlb_lock);
1183         clear_page_huge_active(page);
1184         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1185                                      pages_per_huge_page(h), page);
1186         if (restore_reserve)
1187                 h->resv_huge_pages++;
1188
1189         if (PageHugeTemporary(page)) {
1190                 list_del(&page->lru);
1191                 ClearPageHugeTemporary(page);
1192                 update_and_free_page(h, page);
1193         } else if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1194                 /* remove the page from active list */
1195                 list_del(&page->lru);
1196                 update_and_free_page(h, page);
1197                 h->surplus_huge_pages--;
1198                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1199         } else {
1200                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1201                 enqueue_huge_page(h, page);
1202         }
1203         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * As free_huge_page() can be called from a non-task context, we have
1208  * to defer the actual freeing in a workqueue to prevent potential
1209  * hugetlb_lock deadlock.
1210  *
1211  * free_hpage_workfn() locklessly retrieves the linked list of pages to
1212  * be freed and frees them one-by-one. As the page->mapping pointer is
1213  * going to be cleared in __free_huge_page() anyway, it is reused as the
1214  * llist_node structure of a lockless linked list of huge pages to be freed.
1215  */
1216 static LLIST_HEAD(hpage_freelist);
1217
1218 static void free_hpage_workfn(struct work_struct *work)
1219 {
1220         struct llist_node *node;
1221         struct page *page;
1222
1223         node = llist_del_all(&hpage_freelist);
1224
1225         while (node) {
1226                 page = container_of((struct address_space **)node,
1227                                      struct page, mapping);
1228                 node = node->next;
1229                 __free_huge_page(page);
1230         }
1231 }
1232 static DECLARE_WORK(free_hpage_work, free_hpage_workfn);
1233
1234 void free_huge_page(struct page *page)
1235 {
1236         /*
1237          * Defer freeing if in non-task context to avoid hugetlb_lock deadlock.
1238          */
1239         if (!in_task()) {
1240                 /*
1241                  * Only call schedule_work() if hpage_freelist is previously
1242                  * empty. Otherwise, schedule_work() had been called but the
1243                  * workfn hasn't retrieved the list yet.
1244                  */
1245                 if (llist_add((struct llist_node *)&page->mapping,
1246                               &hpage_freelist))
1247                         schedule_work(&free_hpage_work);
1248                 return;
1249         }
1250
1251         __free_huge_page(page);
1252 }
1253
1254 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1255 {
1256         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1257         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1258         spin_lock(&hugetlb_lock);
1259         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1260         h->nr_huge_pages++;
1261         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1262         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1263 }
1264
1265 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1266 {
1267         int i;
1268         int nr_pages = 1 << order;
1269         struct page *p = page + 1;
1270
1271         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1272         set_compound_order(page, order);
1273         __ClearPageReserved(page);
1274         __SetPageHead(page);
1275         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1276                 /*
1277                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1278                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1279                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1280                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1281                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1282                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1283                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1284                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1285                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1286                  * after get_user_pages().
1287                  */
1288                 __ClearPageReserved(p);
1289                 set_page_count(p, 0);
1290                 set_compound_head(p, page);
1291         }
1292         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1293
1294         if (hpage_pincount_available(page))
1295                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1300  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1301  * details.
1302  */
1303 int PageHuge(struct page *page)
1304 {
1305         if (!PageCompound(page))
1306                 return 0;
1307
1308         page = compound_head(page);
1309         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1310 }
1311 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1312
1313 /*
1314  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1315  * normal or transparent huge pages.
1316  */
1317 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1318 {
1319         if (!PageHead(page_head))
1320                 return 0;
1321
1322         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1323 }
1324
1325 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1326 {
1327         struct page *page_head = compound_head(page);
1328         pgoff_t index = page_index(page_head);
1329         unsigned long compound_idx;
1330
1331         if (!PageHuge(page_head))
1332                 return page_index(page);
1333
1334         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1335                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1336         else
1337                 compound_idx = page - page_head;
1338
1339         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1340 }
1341
1342 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1343                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1344                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1345 {
1346         int order = huge_page_order(h);
1347         struct page *page;
1348         bool alloc_try_hard = true;
1349
1350         /*
1351          * By default we always try hard to allocate the page with
1352          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1353          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1354          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1355          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1356          */
1357         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1358                 alloc_try_hard = false;
1359         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1360         if (alloc_try_hard)
1361                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1362         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1363                 nid = numa_mem_id();
1364         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1365         if (page)
1366                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1367         else
1368                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1369
1370         /*
1371          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1372          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1373          * normal 'try hard' allocations.
1374          */
1375         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1376                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1377
1378         /*
1379          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1380          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1381          * overall state change.
1382          */
1383         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1384                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1385
1386         return page;
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1391  * should use this function to get new hugetlb pages
1392  */
1393 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1394                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1395                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1396 {
1397         struct page *page;
1398
1399         if (hstate_is_gigantic(h))
1400                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1401         else
1402                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1403                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1404         if (!page)
1405                 return NULL;
1406
1407         if (hstate_is_gigantic(h))
1408                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1409         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1410
1411         return page;
1412 }
1413
1414 /*
1415  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1416  * manner.
1417  */
1418 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1419                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1420 {
1421         struct page *page;
1422         int nr_nodes, node;
1423         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1424
1425         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1426                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1427                                                 node_alloc_noretry);
1428                 if (page)
1429                         break;
1430         }
1431
1432         if (!page)
1433                 return 0;
1434
1435         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1436
1437         return 1;
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Free huge page from pool from next node to free.
1442  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1443  * balanced over allowed nodes.
1444  * Called with hugetlb_lock locked.
1445  */
1446 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1447                                                          bool acct_surplus)
1448 {
1449         int nr_nodes, node;
1450         int ret = 0;
1451
1452         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1453                 /*
1454                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1455                  * nodes with surplus pages.
1456                  */
1457                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1458                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1459                         struct page *page =
1460                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1461                                           struct page, lru);
1462                         list_del(&page->lru);
1463                         h->free_huge_pages--;
1464                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1465                         if (acct_surplus) {
1466                                 h->surplus_huge_pages--;
1467                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1468                         }
1469                         update_and_free_page(h, page);
1470                         ret = 1;
1471                         break;
1472                 }
1473         }
1474
1475         return ret;
1476 }
1477
1478 /*
1479  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1480  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1481  * This function returns values like below:
1482  *
1483  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1484  *          (allocated or reserved.)
1485  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1486  *          hugepage (considered as already dissolved)
1487  */
1488 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1489 {
1490         int rc = -EBUSY;
1491
1492         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1493         if (!PageHuge(page))
1494                 return 0;
1495
1496         spin_lock(&hugetlb_lock);
1497         if (!PageHuge(page)) {
1498                 rc = 0;
1499                 goto out;
1500         }
1501
1502         if (!page_count(page)) {
1503                 struct page *head = compound_head(page);
1504                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1505                 int nid = page_to_nid(head);
1506                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1507                         goto out;
1508                 /*
1509                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1510                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1511                  */
1512                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1513                         SetPageHWPoison(page);
1514                         ClearPageHWPoison(head);
1515                 }
1516                 list_del(&head->lru);
1517                 h->free_huge_pages--;
1518                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1519                 h->max_huge_pages--;
1520                 update_and_free_page(h, head);
1521                 rc = 0;
1522         }
1523 out:
1524         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1525         return rc;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1530  * make specified memory blocks removable from the system.
1531  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1532  * part of it lies within the given range.
1533  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1534  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1535  */
1536 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1537 {
1538         unsigned long pfn;
1539         struct page *page;
1540         int rc = 0;
1541
1542         if (!hugepages_supported())
1543                 return rc;
1544
1545         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1546                 page = pfn_to_page(pfn);
1547                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1548                 if (rc)
1549                         break;
1550         }
1551
1552         return rc;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1557  */
1558 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1559                 int nid, nodemask_t *nmask)
1560 {
1561         struct page *page = NULL;
1562
1563         if (hstate_is_gigantic(h))
1564                 return NULL;
1565
1566         spin_lock(&hugetlb_lock);
1567         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1568                 goto out_unlock;
1569         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1570
1571         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1572         if (!page)
1573                 return NULL;
1574
1575         spin_lock(&hugetlb_lock);
1576         /*
1577          * We could have raced with the pool size change.
1578          * Double check that and simply deallocate the new page
1579          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1580          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1581          * codeflow
1582          */
1583         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1584                 SetPageHugeTemporary(page);
1585                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1586                 put_page(page);
1587                 return NULL;
1588         } else {
1589                 h->surplus_huge_pages++;
1590                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1591         }
1592
1593 out_unlock:
1594         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1595
1596         return page;
1597 }
1598
1599 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1600                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1601 {
1602         struct page *page;
1603
1604         if (hstate_is_gigantic(h))
1605                 return NULL;
1606
1607         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1608         if (!page)
1609                 return NULL;
1610
1611         /*
1612          * We do not account these pages as surplus because they are only
1613          * temporary and will be released properly on the last reference
1614          */
1615         SetPageHugeTemporary(page);
1616
1617         return page;
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1622  */
1623 static
1624 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1625                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1626 {
1627         struct page *page;
1628         struct mempolicy *mpol;
1629         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1630         int nid;
1631         nodemask_t *nodemask;
1632
1633         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1634         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1635         mpol_cond_put(mpol);
1636
1637         return page;
1638 }
1639
1640 /* page migration callback function */
1641 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1642 {
1643         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1644         struct page *page = NULL;
1645
1646         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1647                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1648
1649         spin_lock(&hugetlb_lock);
1650         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1651                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1652         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1653
1654         if (!page)
1655                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1656
1657         return page;
1658 }
1659
1660 /* page migration callback function */
1661 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1662                 nodemask_t *nmask)
1663 {
1664         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1665
1666         spin_lock(&hugetlb_lock);
1667         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1668                 struct page *page;
1669
1670                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1671                 if (page) {
1672                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1673                         return page;
1674                 }
1675         }
1676         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1677
1678         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1679 }
1680
1681 /* mempolicy aware migration callback */
1682 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1683                 unsigned long address)
1684 {
1685         struct mempolicy *mpol;
1686         nodemask_t *nodemask;
1687         struct page *page;
1688         gfp_t gfp_mask;
1689         int node;
1690
1691         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1692         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1693         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1694         mpol_cond_put(mpol);
1695
1696         return page;
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1701  * of size 'delta'.
1702  */
1703 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1704 {
1705         struct list_head surplus_list;
1706         struct page *page, *tmp;
1707         int ret, i;
1708         int needed, allocated;
1709         bool alloc_ok = true;
1710
1711         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1712         if (needed <= 0) {
1713                 h->resv_huge_pages += delta;
1714                 return 0;
1715         }
1716
1717         allocated = 0;
1718         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1719
1720         ret = -ENOMEM;
1721 retry:
1722         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1723         for (i = 0; i < needed; i++) {
1724                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1725                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1726                 if (!page) {
1727                         alloc_ok = false;
1728                         break;
1729                 }
1730                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1731                 cond_resched();
1732         }
1733         allocated += i;
1734
1735         /*
1736          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1737          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1738          */
1739         spin_lock(&hugetlb_lock);
1740         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1741                         (h->free_huge_pages + allocated);
1742         if (needed > 0) {
1743                 if (alloc_ok)
1744                         goto retry;
1745                 /*
1746                  * We were not able to allocate enough pages to
1747                  * satisfy the entire reservation so we free what
1748                  * we've allocated so far.
1749                  */
1750                 goto free;
1751         }
1752         /*
1753          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1754          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1755          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1756          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1757          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1758          * before they are reserved.
1759          */
1760         needed += allocated;
1761         h->resv_huge_pages += delta;
1762         ret = 0;
1763
1764         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1765         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1766                 if ((--needed) < 0)
1767                         break;
1768                 /*
1769                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1770                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1771                  */
1772                 put_page_testzero(page);
1773                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1774                 enqueue_huge_page(h, page);
1775         }
1776 free:
1777         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1778
1779         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1780         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1781                 put_page(page);
1782         spin_lock(&hugetlb_lock);
1783
1784         return ret;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * This routine has two main purposes:
1789  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1790  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1791  *    to the associated reservation map.
1792  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1793  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1794  *
1795  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1796  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1797  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1798  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1799  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1800  */
1801 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1802                                         unsigned long unused_resv_pages)
1803 {
1804         unsigned long nr_pages;
1805
1806         /* Cannot return gigantic pages currently */
1807         if (hstate_is_gigantic(h))
1808                 goto out;
1809
1810         /*
1811          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1812          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1813          */
1814         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1815
1816         /*
1817          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1818          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1819          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1820          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1821          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1822          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1823          *
1824          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1825          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1826          * to cover subsequent pages we may free.
1827          */
1828         while (nr_pages--) {
1829                 h->resv_huge_pages--;
1830                 unused_resv_pages--;
1831                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1832                         goto out;
1833                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1834         }
1835
1836 out:
1837         /* Fully uncommit the reservation */
1838         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1839 }
1840
1841
1842 /*
1843  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1844  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1845  *
1846  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1847  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1848  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1849  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1850  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1851  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1852  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1853  * is called in such cases.
1854  *
1855  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1856  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1857  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1858  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1859  * take appropriate action.
1860  *
1861  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1862  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1863  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1864  * reservation exists.
1865  */
1866 enum vma_resv_mode {
1867         VMA_NEEDS_RESV,
1868         VMA_COMMIT_RESV,
1869         VMA_END_RESV,
1870         VMA_ADD_RESV,
1871 };
1872 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1873                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1874                                 enum vma_resv_mode mode)
1875 {
1876         struct resv_map *resv;
1877         pgoff_t idx;
1878         long ret;
1879
1880         resv = vma_resv_map(vma);
1881         if (!resv)
1882                 return 1;
1883
1884         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1885         switch (mode) {
1886         case VMA_NEEDS_RESV:
1887                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1888                 break;
1889         case VMA_COMMIT_RESV:
1890                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1891                 break;
1892         case VMA_END_RESV:
1893                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1894                 ret = 0;
1895                 break;
1896         case VMA_ADD_RESV:
1897                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1898                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1899                 else {
1900                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
1901                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
1902                 }
1903                 break;
1904         default:
1905                 BUG();
1906         }
1907
1908         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1909                 return ret;
1910         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
1911                 /*
1912                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
1913                  * However, a file associated with mapping could have been
1914                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
1915                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
1916                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
1917                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
1918                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
1919                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
1920                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
1921                  * return value of this routine is the opposite of the
1922                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
1923                  */
1924                 if (ret)
1925                         return 0;
1926                 else
1927                         return 1;
1928         }
1929         else
1930                 return ret < 0 ? ret : 0;
1931 }
1932
1933 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1934                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1935 {
1936         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
1937 }
1938
1939 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
1940                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1941 {
1942         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
1943 }
1944
1945 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
1946                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1947 {
1948         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
1949 }
1950
1951 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
1952                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1953 {
1954         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
1955 }
1956
1957 /*
1958  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
1959  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
1960  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
1961  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
1962  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
1963  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
1964  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
1965  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
1966  * to be made by free_huge_page.
1967  */
1968 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
1969                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1970                         struct page *page)
1971 {
1972         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
1973                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
1974
1975                 if (unlikely(rc < 0)) {
1976                         /*
1977                          * Rare out of memory condition in reserve map
1978                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
1979                          * global reserve count will not be incremented
1980                          * by free_huge_page.  This will make it appear
1981                          * as though the reservation for this page was
1982                          * consumed.  This may prevent the task from
1983                          * faulting in the page at a later time.  This
1984                          * is better than inconsistent global huge page
1985                          * accounting of reserve counts.
1986                          */
1987                         ClearPagePrivate(page);
1988                 } else if (rc) {
1989                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
1990                         if (unlikely(rc < 0))
1991                                 /*
1992                                  * See above comment about rare out of
1993                                  * memory condition.
1994                                  */
1995                                 ClearPagePrivate(page);
1996                 } else
1997                         vma_end_reservation(h, vma, address);
1998         }
1999 }
2000
2001 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2002                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2003 {
2004         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2005         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2006         struct page *page;
2007         long map_chg, map_commit;
2008         long gbl_chg;
2009         int ret, idx;
2010         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2011
2012         idx = hstate_index(h);
2013         /*
2014          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2015          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2016          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2017          */
2018         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2019         if (map_chg < 0)
2020                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2021
2022         /*
2023          * Processes that did not create the mapping will have no
2024          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2025          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2026          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2027          * checked against any subpool limit.
2028          */
2029         if (map_chg || avoid_reserve) {
2030                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2031                 if (gbl_chg < 0) {
2032                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2033                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2034                 }
2035
2036                 /*
2037                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2038                  * map, there could be reservations associated with the
2039                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2040                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2041                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2042                  * the subpool reservations.
2043                  */
2044                 if (avoid_reserve)
2045                         gbl_chg = 1;
2046         }
2047
2048         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2049         if (ret)
2050                 goto out_subpool_put;
2051
2052         spin_lock(&hugetlb_lock);
2053         /*
2054          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2055          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2056          * a reservation exists for the allocation.
2057          */
2058         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2059         if (!page) {
2060                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2061                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2062                 if (!page)
2063                         goto out_uncharge_cgroup;
2064                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2065                         SetPagePrivate(page);
2066                         h->resv_huge_pages--;
2067                 }
2068                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2069                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2070                 /* Fall through */
2071         }
2072         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2073         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2074
2075         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2076
2077         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2078         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2079                 /*
2080                  * The page was added to the reservation map between
2081                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2082                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2083                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2084                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2085                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2086                  * no longer applies.
2087                  */
2088                 long rsv_adjust;
2089
2090                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2091                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2092         }
2093         return page;
2094
2095 out_uncharge_cgroup:
2096         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2097 out_subpool_put:
2098         if (map_chg || avoid_reserve)
2099                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2100         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2101         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2102 }
2103
2104 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2105         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2106 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2107 {
2108         struct huge_bootmem_page *m;
2109         int nr_nodes, node;
2110
2111         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2112                 void *addr;
2113
2114                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2115                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2116                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2117                 if (addr) {
2118                         /*
2119                          * Use the beginning of the huge page to store the
2120                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2121                          * puts them into the mem_map).
2122                          */
2123                         m = addr;
2124                         goto found;
2125                 }
2126         }
2127         return 0;
2128
2129 found:
2130         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2131         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2132         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2133         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2134         m->hstate = h;
2135         return 1;
2136 }
2137
2138 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2139                 unsigned int order)
2140 {
2141         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2142                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2143         else
2144                 prep_compound_page(page, order);
2145 }
2146
2147 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2148 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2149 {
2150         struct huge_bootmem_page *m;
2151
2152         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2153                 struct page *page = virt_to_page(m);
2154                 struct hstate *h = m->hstate;
2155
2156                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2157                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2158                 WARN_ON(PageReserved(page));
2159                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2160                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2161
2162                 /*
2163                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2164                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2165                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2166                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2167                  */
2168                 if (hstate_is_gigantic(h))
2169                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2170                 cond_resched();
2171         }
2172 }
2173
2174 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2175 {
2176         unsigned long i;
2177         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2178
2179         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2180                 /*
2181                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2182                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2183                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2184                  * time, we are likely in bigger trouble.
2185                  */
2186                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2187                                                 GFP_KERNEL);
2188         } else {
2189                 /* allocations done at boot time */
2190                 node_alloc_noretry = NULL;
2191         }
2192
2193         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2194         if (node_alloc_noretry)
2195                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2196
2197         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2198                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2199                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2200                                 break;
2201                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2202                                          &node_states[N_MEMORY],
2203                                          node_alloc_noretry))
2204                         break;
2205                 cond_resched();
2206         }
2207         if (i < h->max_huge_pages) {
2208                 char buf[32];
2209
2210                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2211                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2212                         h->max_huge_pages, buf, i);
2213                 h->max_huge_pages = i;
2214         }
2215
2216         kfree(node_alloc_noretry);
2217 }
2218
2219 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2220 {
2221         struct hstate *h;
2222
2223         for_each_hstate(h) {
2224                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2225                         minimum_order = huge_page_order(h);
2226
2227                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2228                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2229                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2230         }
2231         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2232 }
2233
2234 static void __init report_hugepages(void)
2235 {
2236         struct hstate *h;
2237
2238         for_each_hstate(h) {
2239                 char buf[32];
2240
2241                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2242                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2243                         buf, h->free_huge_pages);
2244         }
2245 }
2246
2247 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2248 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2249                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2250 {
2251         int i;
2252
2253         if (hstate_is_gigantic(h))
2254                 return;
2255
2256         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2257                 struct page *page, *next;
2258                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2259                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2260                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2261                                 return;
2262                         if (PageHighMem(page))
2263                                 continue;
2264                         list_del(&page->lru);
2265                         update_and_free_page(h, page);
2266                         h->free_huge_pages--;
2267                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2268                 }
2269         }
2270 }
2271 #else
2272 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2273                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2274 {
2275 }
2276 #endif
2277
2278 /*
2279  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2280  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2281  * Returns 1 if an adjustment was made.
2282  */
2283 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2284                                 int delta)
2285 {
2286         int nr_nodes, node;
2287
2288         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2289
2290         if (delta < 0) {
2291                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2292                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2293                                 goto found;
2294                 }
2295         } else {
2296                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2297                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2298                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2299                                 goto found;
2300                 }
2301         }
2302         return 0;
2303
2304 found:
2305         h->surplus_huge_pages += delta;
2306         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2307         return 1;
2308 }
2309
2310 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2311 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2312                               nodemask_t *nodes_allowed)
2313 {
2314         unsigned long min_count, ret;
2315         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2316
2317         /*
2318          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2319          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2320          * the requested huge pages.
2321          */
2322         if (node_alloc_noretry)
2323                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2324         else
2325                 return -ENOMEM;
2326
2327         spin_lock(&hugetlb_lock);
2328
2329         /*
2330          * Check for a node specific request.
2331          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2332          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2333          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2334          */
2335         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2336                 unsigned long old_count = count;
2337
2338                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2339                 /*
2340                  * User may have specified a large count value which caused the
2341                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2342                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2343                  * largest possible value to align with their intention.
2344                  */
2345                 if (count < old_count)
2346                         count = ULONG_MAX;
2347         }
2348
2349         /*
2350          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2351          * page range allocation.
2352          * If the system does not provide this feature, return an error when
2353          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2354          * boottime allocated gigantic pages.
2355          */
2356         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2357                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2358                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2359                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2360                         return -EINVAL;
2361                 }
2362                 /* Fall through to decrease pool */
2363         }
2364
2365         /*
2366          * Increase the pool size
2367          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2368          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2369          *
2370          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2371          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2372          * not critical, though, it just means the overall size of the
2373          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2374          * within all the constraints specified by the sysctls.
2375          */
2376         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2377                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2378                         break;
2379         }
2380
2381         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2382                 /*
2383                  * If this allocation races such that we no longer need the
2384                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2385                  * and reducing the surplus.
2386                  */
2387                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2388
2389                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2390                 cond_resched();
2391
2392                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2393                                                 node_alloc_noretry);
2394                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2395                 if (!ret)
2396                         goto out;
2397
2398                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2399                 if (signal_pending(current))
2400                         goto out;
2401         }
2402
2403         /*
2404          * Decrease the pool size
2405          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2406          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2407          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2408          * to the desired size as pages become free.
2409          *
2410          * By placing pages into the surplus state independent of the
2411          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2412          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2413          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2414          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2415          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2416          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2417          */
2418         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2419         min_count = max(count, min_count);
2420         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2421         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2422                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2423                         break;
2424                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2425         }
2426         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2427                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2428                         break;
2429         }
2430 out:
2431         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2432         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2433
2434         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2435
2436         return 0;
2437 }
2438
2439 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2440         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2441
2442 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2443         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2444                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2445
2446 static struct kobject *hugepages_kobj;
2447 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2448
2449 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2450
2451 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2452 {
2453         int i;
2454
2455         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2456                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2457                         if (nidp)
2458                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2459                         return &hstates[i];
2460                 }
2461
2462         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2463 }
2464
2465 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2466                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2467 {
2468         struct hstate *h;
2469         unsigned long nr_huge_pages;
2470         int nid;
2471
2472         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2473         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2474                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2475         else
2476                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2477
2478         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2479 }
2480
2481 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2482                                            struct hstate *h, int nid,
2483                                            unsigned long count, size_t len)
2484 {
2485         int err;
2486         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2487
2488         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2489                 return -EINVAL;
2490
2491         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2492                 /*
2493                  * global hstate attribute
2494                  */
2495                 if (!(obey_mempolicy &&
2496                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2497                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2498                 else
2499                         n_mask = &nodes_allowed;
2500         } else {
2501                 /*
2502                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2503                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2504                  */
2505                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2506                 n_mask = &nodes_allowed;
2507         }
2508
2509         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2510
2511         return err ? err : len;
2512 }
2513
2514 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2515                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2516                                          size_t len)
2517 {
2518         struct hstate *h;
2519         unsigned long count;
2520         int nid;
2521         int err;
2522
2523         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2524         if (err)
2525                 return err;
2526
2527         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2528         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2529 }
2530
2531 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2532                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2533 {
2534         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2535 }
2536
2537 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2538                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2539 {
2540         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2541 }
2542 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2543
2544 #ifdef CONFIG_NUMA
2545
2546 /*
2547  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2548  * huge page alloc/free.
2549  */
2550 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2551                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2552 {
2553         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2554 }
2555
2556 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2557                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2558 {
2559         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2560 }
2561 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2562 #endif
2563
2564
2565 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2566                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2567 {
2568         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2569         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2570 }
2571
2572 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2573                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2574 {
2575         int err;
2576         unsigned long input;
2577         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2578
2579         if (hstate_is_gigantic(h))
2580                 return -EINVAL;
2581
2582         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2583         if (err)
2584                 return err;
2585
2586         spin_lock(&hugetlb_lock);
2587         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2588         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2589
2590         return count;
2591 }
2592 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2593
2594 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2595                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2596 {
2597         struct hstate *h;
2598         unsigned long free_huge_pages;
2599         int nid;
2600
2601         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2602         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2603                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2604         else
2605                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2606
2607         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2608 }
2609 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2610
2611 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2612                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2613 {
2614         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2615         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2616 }
2617 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2618
2619 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2620                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2621 {
2622         struct hstate *h;
2623         unsigned long surplus_huge_pages;
2624         int nid;
2625
2626         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2627         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2628                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2629         else
2630                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2631
2632         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2633 }
2634 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2635
2636 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2637         &nr_hugepages_attr.attr,
2638         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2639         &free_hugepages_attr.attr,
2640         &resv_hugepages_attr.attr,
2641         &surplus_hugepages_attr.attr,
2642 #ifdef CONFIG_NUMA
2643         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2644 #endif
2645         NULL,
2646 };
2647
2648 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2649         .attrs = hstate_attrs,
2650 };
2651
2652 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2653                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2654                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2655 {
2656         int retval;
2657         int hi = hstate_index(h);
2658
2659         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2660         if (!hstate_kobjs[hi])
2661                 return -ENOMEM;
2662
2663         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2664         if (retval)
2665                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2666
2667         return retval;
2668 }
2669
2670 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2671 {
2672         struct hstate *h;
2673         int err;
2674
2675         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2676         if (!hugepages_kobj)
2677                 return;
2678
2679         for_each_hstate(h) {
2680                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2681                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2682                 if (err)
2683                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2684         }
2685 }
2686
2687 #ifdef CONFIG_NUMA
2688
2689 /*
2690  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2691  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2692  * index of a node device or _hstate == node id.
2693  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2694  * the base kernel, on the hugetlb module.
2695  */
2696 struct node_hstate {
2697         struct kobject          *hugepages_kobj;
2698         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2699 };
2700 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2701
2702 /*
2703  * A subset of global hstate attributes for node devices
2704  */
2705 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2706         &nr_hugepages_attr.attr,
2707         &free_hugepages_attr.attr,
2708         &surplus_hugepages_attr.attr,
2709         NULL,
2710 };
2711
2712 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2713         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2714 };
2715
2716 /*
2717  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2718  * Returns node id via non-NULL nidp.
2719  */
2720 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2721 {
2722         int nid;
2723
2724         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2725                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2726                 int i;
2727                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2728                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2729                                 if (nidp)
2730                                         *nidp = nid;
2731                                 return &hstates[i];
2732                         }
2733         }
2734
2735         BUG();
2736         return NULL;
2737 }
2738
2739 /*
2740  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2741  * No-op if no hstate attributes attached.
2742  */
2743 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2744 {
2745         struct hstate *h;
2746         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2747
2748         if (!nhs->hugepages_kobj)
2749                 return;         /* no hstate attributes */
2750
2751         for_each_hstate(h) {
2752                 int idx = hstate_index(h);
2753                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2754                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2755                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2756                 }
2757         }
2758
2759         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2760         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2761 }
2762
2763
2764 /*
2765  * Register hstate attributes for a single node device.
2766  * No-op if attributes already registered.
2767  */
2768 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2769 {
2770         struct hstate *h;
2771         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2772         int err;
2773
2774         if (nhs->hugepages_kobj)
2775                 return;         /* already allocated */
2776
2777         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2778                                                         &node->dev.kobj);
2779         if (!nhs->hugepages_kobj)
2780                 return;
2781
2782         for_each_hstate(h) {
2783                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2784                                                 nhs->hstate_kobjs,
2785                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2786                 if (err) {
2787                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2788                                 h->name, node->dev.id);
2789                         hugetlb_unregister_node(node);
2790                         break;
2791                 }
2792         }
2793 }
2794
2795 /*
2796  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2797  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2798  * registered their associated device by this time.
2799  */
2800 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2801 {
2802         int nid;
2803
2804         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2805                 struct node *node = node_devices[nid];
2806                 if (node->dev.id == nid)
2807                         hugetlb_register_node(node);
2808         }
2809
2810         /*
2811          * Let the node device driver know we're here so it can
2812          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2813          */
2814         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2815                                      hugetlb_unregister_node);
2816 }
2817 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2818
2819 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2820 {
2821         BUG();
2822         if (nidp)
2823                 *nidp = -1;
2824         return NULL;
2825 }
2826
2827 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2828
2829 #endif
2830
2831 static int __init hugetlb_init(void)
2832 {
2833         int i;
2834
2835         if (!hugepages_supported())
2836                 return 0;
2837
2838         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2839                 if (default_hstate_size != 0) {
2840                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
2841                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
2842                 }
2843
2844                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2845                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2846                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2847         }
2848         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2849         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2850                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2851                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2852         }
2853
2854         hugetlb_init_hstates();
2855         gather_bootmem_prealloc();
2856         report_hugepages();
2857
2858         hugetlb_sysfs_init();
2859         hugetlb_register_all_nodes();
2860         hugetlb_cgroup_file_init();
2861
2862 #ifdef CONFIG_SMP
2863         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2864 #else
2865         num_fault_mutexes = 1;
2866 #endif
2867         hugetlb_fault_mutex_table =
2868                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
2869                               GFP_KERNEL);
2870         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2871
2872         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2873                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2874         return 0;
2875 }
2876 subsys_initcall(hugetlb_init);
2877
2878 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2879 void __init hugetlb_bad_size(void)
2880 {
2881         parsed_valid_hugepagesz = false;
2882 }
2883
2884 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2885 {
2886         struct hstate *h;
2887         unsigned long i;
2888
2889         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2890                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2891                 return;
2892         }
2893         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2894         BUG_ON(order == 0);
2895         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2896         h->order = order;
2897         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2898         h->nr_huge_pages = 0;
2899         h->free_huge_pages = 0;
2900         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2901                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2902         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2903         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
2904         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
2905         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2906                                         huge_page_size(h)/1024);
2907
2908         parsed_hstate = h;
2909 }
2910
2911 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2912 {
2913         unsigned long *mhp;
2914         static unsigned long *last_mhp;
2915
2916         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
2917                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
2918                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
2919                 parsed_valid_hugepagesz = true;
2920                 return 1;
2921         }
2922         /*
2923          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2924          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2925          */
2926         else if (!hugetlb_max_hstate)
2927                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2928         else
2929                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2930
2931         if (mhp == last_mhp) {
2932                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2933                 return 1;
2934         }
2935
2936         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
2937                 *mhp = 0;
2938
2939         /*
2940          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
2941          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
2942          * use the bootmem allocator.
2943          */
2944         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
2945                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
2946
2947         last_mhp = mhp;
2948
2949         return 1;
2950 }
2951 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
2952
2953 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
2954 {
2955         default_hstate_size = memparse(s, &s);
2956         return 1;
2957 }
2958 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
2959
2960 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
2961 {
2962         int node;
2963         unsigned int nr = 0;
2964
2965         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
2966                 nr += array[node];
2967
2968         return nr;
2969 }
2970
2971 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2972 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
2973                          struct ctl_table *table, int write,
2974                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2975 {
2976         struct hstate *h = &default_hstate;
2977         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
2978         int ret;
2979
2980         if (!hugepages_supported())
2981                 return -EOPNOTSUPP;
2982
2983         table->data = &tmp;
2984         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
2985         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
2986         if (ret)
2987                 goto out;
2988
2989         if (write)
2990                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
2991                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
2992 out:
2993         return ret;
2994 }
2995
2996 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
2997                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2998 {
2999
3000         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3001                                                         buffer, length, ppos);
3002 }
3003
3004 #ifdef CONFIG_NUMA
3005 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3006                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3007 {
3008         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3009                                                         buffer, length, ppos);
3010 }
3011 #endif /* CONFIG_NUMA */
3012
3013 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3014                         void __user *buffer,
3015                         size_t *length, loff_t *ppos)
3016 {
3017         struct hstate *h = &default_hstate;
3018         unsigned long tmp;
3019         int ret;
3020
3021         if (!hugepages_supported())
3022                 return -EOPNOTSUPP;
3023
3024         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3025
3026         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3027                 return -EINVAL;
3028
3029         table->data = &tmp;
3030         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3031         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3032         if (ret)
3033                 goto out;
3034
3035         if (write) {
3036                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3037                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3038                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3039         }
3040 out:
3041         return ret;
3042 }
3043
3044 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3045
3046 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3047 {
3048         struct hstate *h;
3049         unsigned long total = 0;
3050
3051         if (!hugepages_supported())
3052                 return;
3053
3054         for_each_hstate(h) {
3055                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3056
3057                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3058
3059                 if (h == &default_hstate)
3060                         seq_printf(m,
3061                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3062                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3063                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3064                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3065                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3066                                    count,
3067                                    h->free_huge_pages,
3068                                    h->resv_huge_pages,
3069                                    h->surplus_huge_pages,
3070                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3071         }
3072
3073         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3074 }
3075
3076 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3077 {
3078         struct hstate *h = &default_hstate;
3079         if (!hugepages_supported())
3080                 return 0;
3081         return sprintf(buf,
3082                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3083                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3084                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3085                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3086                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3087                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3088 }
3089
3090 void hugetlb_show_meminfo(void)
3091 {
3092         struct hstate *h;
3093         int nid;
3094
3095         if (!hugepages_supported())
3096                 return;
3097
3098         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3099                 for_each_hstate(h)
3100                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3101                                 nid,
3102                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3103                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3104                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3105                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3106 }
3107
3108 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3109 {
3110         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3111                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3112 }
3113
3114 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3115 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3116 {
3117         struct hstate *h;
3118         unsigned long nr_total_pages = 0;
3119
3120         for_each_hstate(h)
3121                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3122         return nr_total_pages;
3123 }
3124
3125 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3126 {
3127         int ret = -ENOMEM;
3128
3129         spin_lock(&hugetlb_lock);
3130         /*
3131          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3132          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3133          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3134          * the reservation is not checked against page availability for the
3135          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3136          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3137          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3138          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3139          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3140          *
3141          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3142          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3143          * we fall back to check against current free page availability as
3144          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3145          * semantics that cpuset has.
3146          */
3147         if (delta > 0) {
3148                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3149                         goto out;
3150
3151                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3152                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3153                         goto out;
3154                 }
3155         }
3156
3157         ret = 0;
3158         if (delta < 0)
3159                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3160
3161 out:
3162         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3163         return ret;
3164 }
3165
3166 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3167 {
3168         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3169
3170         /*
3171          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3172          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3173          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3174          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3175          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3176          * new reference here without additional locking.
3177          */
3178         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3179                 kref_get(&resv->refs);
3180 }
3181
3182 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3183 {
3184         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3185         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3186         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3187         unsigned long reserve, start, end;
3188         long gbl_reserve;
3189
3190         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3191                 return;
3192
3193         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3194         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3195
3196         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3197
3198         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3199
3200         if (reserve) {
3201                 /*
3202                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3203                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3204                  */
3205                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3206                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3207         }
3208 }
3209
3210 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3211 {
3212         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3213                 return -EINVAL;
3214         return 0;
3215 }
3216
3217 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3218 {
3219         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3220
3221         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3222 }
3223
3224 /*
3225  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3226  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3227  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3228  * this far.
3229  */
3230 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3231 {
3232         BUG();
3233         return 0;
3234 }
3235
3236 /*
3237  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3238  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3239  * This is because under System V memory model, mappings created via
3240  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3241  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3242  */
3243 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3244         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3245         .open = hugetlb_vm_op_open,
3246         .close = hugetlb_vm_op_close,
3247         .split = hugetlb_vm_op_split,
3248         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3249 };
3250
3251 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3252                                 int writable)
3253 {
3254         pte_t entry;
3255
3256         if (writable) {
3257                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3258                                          vma->vm_page_prot)));
3259         } else {
3260                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3261                                            vma->vm_page_prot));
3262         }
3263         entry = pte_mkyoung(entry);
3264         entry = pte_mkhuge(entry);
3265         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3266
3267         return entry;
3268 }
3269
3270 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3271                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3272 {
3273         pte_t entry;
3274
3275         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3276         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3277                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3278 }
3279
3280 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3281 {
3282         swp_entry_t swp;
3283
3284         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3285                 return false;
3286         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3287         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3288                 return true;
3289         else
3290                 return false;
3291 }
3292
3293 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3294 {
3295         swp_entry_t swp;
3296
3297         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3298                 return 0;
3299         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3300         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3301                 return 1;
3302         else
3303                 return 0;
3304 }
3305
3306 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3307                             struct vm_area_struct *vma)
3308 {
3309         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3310         struct page *ptepage;
3311         unsigned long addr;
3312         int cow;
3313         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3314         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3315         struct mmu_notifier_range range;
3316         int ret = 0;
3317
3318         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3319
3320         if (cow) {
3321                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3322                                         vma->vm_start,
3323                                         vma->vm_end);
3324                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3325         }
3326
3327         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3328                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3329                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3330                 if (!src_pte)
3331                         continue;
3332                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3333                 if (!dst_pte) {
3334                         ret = -ENOMEM;
3335                         break;
3336                 }
3337
3338                 /*
3339                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3340                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3341                  *
3342                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3343                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3344                  * Check here before taking page table lock, and once again
3345                  * after taking the lock below.
3346                  */
3347                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3348                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3349                         continue;
3350
3351                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3352                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3353                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3354                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3355                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3356                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3357                         /*
3358                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3359                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3360                          * sharing with another vma.
3361                          */
3362                         ;
3363                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3364                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3365                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3366
3367                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3368                                 /*
3369                                  * COW mappings require pages in both
3370                                  * parent and child to be set to read.
3371                                  */
3372                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3373                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3374                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3375                                                      entry, sz);
3376                         }
3377                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3378                 } else {
3379                         if (cow) {
3380                                 /*
3381                                  * No need to notify as we are downgrading page
3382                                  * table protection not changing it to point
3383                                  * to a new page.
3384                                  *
3385                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3386                                  */
3387                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3388                         }
3389                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3390                         ptepage = pte_page(entry);
3391                         get_page(ptepage);
3392                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3393                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3394                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3395                 }
3396                 spin_unlock(src_ptl);
3397                 spin_unlock(dst_ptl);
3398         }
3399
3400         if (cow)
3401                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3402
3403         return ret;
3404 }
3405
3406 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3407                             unsigned long start, unsigned long end,
3408                             struct page *ref_page)
3409 {
3410         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3411         unsigned long address;
3412         pte_t *ptep;
3413         pte_t pte;
3414         spinlock_t *ptl;
3415         struct page *page;
3416         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3417         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3418         struct mmu_notifier_range range;
3419
3420         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3421         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3422         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3423
3424         /*
3425          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3426          * to huge page.
3427          */
3428         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3429         tlb_start_vma(tlb, vma);
3430
3431         /*
3432          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3433          */
3434         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3435                                 end);
3436         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3437         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3438         address = start;
3439         for (; address < end; address += sz) {
3440                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3441                 if (!ptep)
3442                         continue;
3443
3444                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3445                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3446                         spin_unlock(ptl);
3447                         /*
3448                          * We just unmapped a page of PMDs by clearing a PUD.
3449                          * The caller's TLB flush range should cover this area.
3450                          */
3451                         continue;
3452                 }
3453
3454                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3455                 if (huge_pte_none(pte)) {
3456                         spin_unlock(ptl);
3457                         continue;
3458                 }
3459
3460                 /*
3461                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3462                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3463                  */
3464                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3465                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3466                         spin_unlock(ptl);
3467                         continue;
3468                 }
3469
3470                 page = pte_page(pte);
3471                 /*
3472                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3473                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3474                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3475                  */
3476                 if (ref_page) {
3477                         if (page != ref_page) {
3478                                 spin_unlock(ptl);
3479                                 continue;
3480                         }
3481                         /*
3482                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3483                          * future faults in this VMA will fail rather than
3484                          * looking like data was lost
3485                          */
3486                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3487                 }
3488
3489                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3490                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3491                 if (huge_pte_dirty(pte))
3492                         set_page_dirty(page);
3493
3494                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3495                 page_remove_rmap(page, true);
3496
3497                 spin_unlock(ptl);
3498                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3499                 /*
3500                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3501                  */
3502                 if (ref_page)
3503                         break;
3504         }
3505         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3506         tlb_end_vma(tlb, vma);
3507 }
3508
3509 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3510                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3511                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3512 {
3513         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3514
3515         /*
3516          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3517          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3518          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3519          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3520          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3521          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3522          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3523          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3524          */
3525         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3526 }
3527
3528 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3529                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3530 {
3531         struct mm_struct *mm;
3532         struct mmu_gather tlb;
3533         unsigned long tlb_start = start;
3534         unsigned long tlb_end = end;
3535
3536         /*
3537          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3538          * start/end for worst case tlb flushing.
3539          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3540          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3541          * the largest possible range.
3542          */
3543         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3544
3545         mm = vma->vm_mm;
3546
3547         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3548         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3549         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3550 }
3551
3552 /*
3553  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3554  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3555  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3556  * same region.
3557  */
3558 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3559                               struct page *page, unsigned long address)
3560 {
3561         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3562         struct vm_area_struct *iter_vma;
3563         struct address_space *mapping;
3564         pgoff_t pgoff;
3565
3566         /*
3567          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3568          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3569          */
3570         address = address & huge_page_mask(h);
3571         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3572                         vma->vm_pgoff;
3573         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3574
3575         /*
3576          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3577          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3578          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3579          */
3580         i_mmap_lock_write(mapping);
3581         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3582                 /* Do not unmap the current VMA */
3583                 if (iter_vma == vma)
3584                         continue;
3585
3586                 /*
3587                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3588                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3589                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3590                  */
3591                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3592                         continue;
3593
3594                 /*
3595                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3596                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3597                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3598                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3599                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3600                  */
3601                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3602                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3603                                              address + huge_page_size(h), page);
3604         }
3605         i_mmap_unlock_write(mapping);
3606 }
3607
3608 /*
3609  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3610  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3611  * cannot race with other handlers or page migration.
3612  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3613  */
3614 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3615                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3616                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3617 {
3618         pte_t pte;
3619         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3620         struct page *old_page, *new_page;
3621         int outside_reserve = 0;
3622         vm_fault_t ret = 0;
3623         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3624         struct mmu_notifier_range range;
3625
3626         pte = huge_ptep_get(ptep);
3627         old_page = pte_page(pte);
3628
3629 retry_avoidcopy:
3630         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3631          * and just make the page writable */
3632         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3633                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3634                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3635                 return 0;
3636         }
3637
3638         /*
3639          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3640          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3641          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3642          * page is used to determine if the reserve at this address was
3643          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3644          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3645          * of the full address range.
3646          */
3647         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3648                         old_page != pagecache_page)
3649                 outside_reserve = 1;
3650
3651         get_page(old_page);
3652
3653         /*
3654          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3655          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3656          */
3657         spin_unlock(ptl);
3658         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3659
3660         if (IS_ERR(new_page)) {
3661                 /*
3662                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3663                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3664                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3665                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3666                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3667                  */
3668                 if (outside_reserve) {
3669                         put_page(old_page);
3670                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3671                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3672                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3673                         spin_lock(ptl);
3674                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3675                         if (likely(ptep &&
3676                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3677                                 goto retry_avoidcopy;
3678                         /*
3679                          * race occurs while re-acquiring page table
3680                          * lock, and our job is done.
3681                          */
3682                         return 0;
3683                 }
3684
3685                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3686                 goto out_release_old;
3687         }
3688
3689         /*
3690          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3691          * anon_vma prepared.
3692          */
3693         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3694                 ret = VM_FAULT_OOM;
3695                 goto out_release_all;
3696         }
3697
3698         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3699                             pages_per_huge_page(h));
3700         __SetPageUptodate(new_page);
3701
3702         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3703                                 haddr + huge_page_size(h));
3704         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3705
3706         /*
3707          * Retake the page table lock to check for racing updates
3708          * before the page tables are altered
3709          */
3710         spin_lock(ptl);
3711         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3712         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3713                 ClearPagePrivate(new_page);
3714
3715                 /* Break COW */
3716                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3717                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3718                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3719                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3720                 page_remove_rmap(old_page, true);
3721                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3722                 set_page_huge_active(new_page);
3723                 /* Make the old page be freed below */
3724                 new_page = old_page;
3725         }
3726         spin_unlock(ptl);
3727         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3728 out_release_all:
3729         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3730         put_page(new_page);
3731 out_release_old:
3732         put_page(old_page);
3733
3734         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3735         return ret;
3736 }
3737
3738 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3739 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3740                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3741 {
3742         struct address_space *mapping;
3743         pgoff_t idx;
3744
3745         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3746         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3747
3748         return find_lock_page(mapping, idx);
3749 }
3750
3751 /*
3752  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3753  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3754  */
3755 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3756                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3757 {
3758         struct address_space *mapping;
3759         pgoff_t idx;
3760         struct page *page;
3761
3762         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3763         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3764
3765         page = find_get_page(mapping, idx);
3766         if (page)
3767                 put_page(page);
3768         return page != NULL;
3769 }
3770
3771 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3772                            pgoff_t idx)
3773 {
3774         struct inode *inode = mapping->host;
3775         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3776         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3777
3778         if (err)
3779                 return err;
3780         ClearPagePrivate(page);
3781
3782         /*
3783          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3784          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3785          */
3786         set_page_dirty(page);
3787
3788         spin_lock(&inode->i_lock);
3789         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3790         spin_unlock(&inode->i_lock);
3791         return 0;
3792 }
3793
3794 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3795                         struct vm_area_struct *vma,
3796                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3797                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3798 {
3799         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3800         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3801         int anon_rmap = 0;
3802         unsigned long size;
3803         struct page *page;
3804         pte_t new_pte;
3805         spinlock_t *ptl;
3806         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3807         bool new_page = false;
3808
3809         /*
3810          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3811          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3812          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3813          */
3814         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3815                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3816                            current->pid);
3817                 return ret;
3818         }
3819
3820         /*
3821          * Use page lock to guard against racing truncation
3822          * before we get page_table_lock.
3823          */
3824 retry:
3825         page = find_lock_page(mapping, idx);
3826         if (!page) {
3827                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3828                 if (idx >= size)
3829                         goto out;
3830
3831                 /*
3832                  * Check for page in userfault range
3833                  */
3834                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
3835                         u32 hash;
3836                         struct vm_fault vmf = {
3837                                 .vma = vma,
3838                                 .address = haddr,
3839                                 .flags = flags,
3840                                 /*
3841                                  * Hard to debug if it ends up being
3842                                  * used by a callee that assumes
3843                                  * something about the other
3844                                  * uninitialized fields... same as in
3845                                  * memory.c
3846                                  */
3847                         };
3848
3849                         /*
3850                          * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
3851                          * handling userfault.  Reacquire after handling
3852                          * fault to make calling code simpler.
3853                          */
3854                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
3855                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3856                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
3857                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3858                         goto out;
3859                 }
3860
3861                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
3862                 if (IS_ERR(page)) {
3863                         /*
3864                          * Returning error will result in faulting task being
3865                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
3866                          * tasks from racing to fault in the same page which
3867                          * could result in false unable to allocate errors.
3868                          * Page migration does not take the fault mutex, but
3869                          * does a clear then write of pte's under page table
3870                          * lock.  Page fault code could race with migration,
3871                          * notice the clear pte and try to allocate a page
3872                          * here.  Before returning error, get ptl and make
3873                          * sure there really is no pte entry.
3874                          */
3875                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3876                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
3877                                 ret = 0;
3878                                 spin_unlock(ptl);
3879                                 goto out;
3880                         }
3881                         spin_unlock(ptl);
3882                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
3883                         goto out;
3884                 }
3885                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3886                 __SetPageUptodate(page);
3887                 new_page = true;
3888
3889                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3890                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3891                         if (err) {
3892                                 put_page(page);
3893                                 if (err == -EEXIST)
3894                                         goto retry;
3895                                 goto out;
3896                         }
3897                 } else {
3898                         lock_page(page);
3899                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3900                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3901                                 goto backout_unlocked;
3902                         }
3903                         anon_rmap = 1;
3904                 }
3905         } else {
3906                 /*
3907                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3908                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3909                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3910                  */
3911                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3912                         ret = VM_FAULT_HWPOISON |
3913                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3914                         goto backout_unlocked;
3915                 }
3916         }
3917
3918         /*
3919          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3920          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3921          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3922          * the spinlock.
3923          */
3924         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3925                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
3926                         ret = VM_FAULT_OOM;
3927                         goto backout_unlocked;
3928                 }
3929                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3930                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
3931         }
3932
3933         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3934         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3935         if (idx >= size)
3936                 goto backout;
3937
3938         ret = 0;
3939         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
3940                 goto backout;
3941
3942         if (anon_rmap) {
3943                 ClearPagePrivate(page);
3944                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
3945         } else
3946                 page_dup_rmap(page, true);
3947         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
3948                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
3949         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
3950
3951         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
3952         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3953                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
3954                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
3955         }
3956
3957         spin_unlock(ptl);
3958
3959         /*
3960          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
3961          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
3962          * isolated for migration.
3963          */
3964         if (new_page)
3965                 set_page_huge_active(page);
3966
3967         unlock_page(page);
3968 out:
3969         return ret;
3970
3971 backout:
3972         spin_unlock(ptl);
3973 backout_unlocked:
3974         unlock_page(page);
3975         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
3976         put_page(page);
3977         goto out;
3978 }
3979
3980 #ifdef CONFIG_SMP
3981 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
3982 {
3983         unsigned long key[2];
3984         u32 hash;
3985
3986         key[0] = (unsigned long) mapping;
3987         key[1] = idx;
3988
3989         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/(sizeof(u32)), 0);
3990
3991         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
3992 }
3993 #else
3994 /*
3995  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
3996  * return 0 and avoid the hashing overhead.
3997  */
3998 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
3999 {
4000         return 0;
4001 }
4002 #endif
4003
4004 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4005                         unsigned long address, unsigned int flags)
4006 {
4007         pte_t *ptep, entry;
4008         spinlock_t *ptl;
4009         vm_fault_t ret;
4010         u32 hash;
4011         pgoff_t idx;
4012         struct page *page = NULL;
4013         struct page *pagecache_page = NULL;
4014         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4015         struct address_space *mapping;
4016         int need_wait_lock = 0;
4017         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4018
4019         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4020         if (ptep) {
4021                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4022                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4023                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4024                         return 0;
4025                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4026                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4027                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4028         } else {
4029                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4030                 if (!ptep)
4031                         return VM_FAULT_OOM;
4032         }
4033
4034         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4035         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4036
4037         /*
4038          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4039          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4040          * the same page in the page cache.
4041          */
4042         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
4043         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4044
4045         entry = huge_ptep_get(ptep);
4046         if (huge_pte_none(entry)) {
4047                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4048                 goto out_mutex;
4049         }
4050
4051         ret = 0;
4052
4053         /*
4054          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4055          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4056          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4057          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4058          * handle it.
4059          */
4060         if (!pte_present(entry))
4061                 goto out_mutex;
4062
4063         /*
4064          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4065          * reservations for this page now. This will ensure that any
4066          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4067          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4068          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4069          * consumed.
4070          */
4071         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4072                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4073                         ret = VM_FAULT_OOM;
4074                         goto out_mutex;
4075                 }
4076                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4077                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4078
4079                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4080                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4081                                                                 vma, haddr);
4082         }
4083
4084         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4085
4086         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4087         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4088                 goto out_ptl;
4089
4090         /*
4091          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4092          * pagecache_page, so here we need take the former one
4093          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4094          */
4095         page = pte_page(entry);
4096         if (page != pagecache_page)
4097                 if (!trylock_page(page)) {
4098                         need_wait_lock = 1;
4099                         goto out_ptl;
4100                 }
4101
4102         get_page(page);
4103
4104         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4105                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4106                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4107                                           pagecache_page, ptl);
4108                         goto out_put_page;
4109                 }
4110                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4111         }
4112         entry = pte_mkyoung(entry);
4113         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4114                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4115                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4116 out_put_page:
4117         if (page != pagecache_page)
4118                 unlock_page(page);
4119         put_page(page);
4120 out_ptl:
4121         spin_unlock(ptl);
4122
4123         if (pagecache_page) {
4124                 unlock_page(pagecache_page);
4125                 put_page(pagecache_page);
4126         }
4127 out_mutex:
4128         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4129         /*
4130          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4131          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4132          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4133          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4134          * here without taking refcount.
4135          */
4136         if (need_wait_lock)
4137                 wait_on_page_locked(page);
4138         return ret;
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4143  * modifications for huge pages.
4144  */
4145 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4146                             pte_t *dst_pte,
4147                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4148                             unsigned long dst_addr,
4149                             unsigned long src_addr,
4150                             struct page **pagep)
4151 {
4152         struct address_space *mapping;
4153         pgoff_t idx;
4154         unsigned long size;
4155         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4156         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4157         pte_t _dst_pte;
4158         spinlock_t *ptl;
4159         int ret;
4160         struct page *page;
4161
4162         if (!*pagep) {
4163                 ret = -ENOMEM;
4164                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4165                 if (IS_ERR(page))
4166                         goto out;
4167
4168                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4169                                                 (const void __user *) src_addr,
4170                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4171
4172                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4173                 if (unlikely(ret)) {
4174                         ret = -ENOENT;
4175                         *pagep = page;
4176                         /* don't free the page */
4177                         goto out;
4178                 }
4179         } else {
4180                 page = *pagep;
4181                 *pagep = NULL;
4182         }
4183
4184         /*
4185          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4186          * preceding stores to the page contents become visible before
4187          * the set_pte_at() write.
4188          */
4189         __SetPageUptodate(page);
4190
4191         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4192         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4193
4194         /*
4195          * If shared, add to page cache
4196          */
4197         if (vm_shared) {
4198                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4199                 ret = -EFAULT;
4200                 if (idx >= size)
4201                         goto out_release_nounlock;
4202
4203                 /*
4204                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4205                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4206                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4207                  * the caller.
4208                  */
4209                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4210                 if (ret)
4211                         goto out_release_nounlock;
4212         }
4213
4214         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4215         spin_lock(ptl);
4216
4217         /*
4218          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4219          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4220          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4221          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4222          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4223          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4224          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4225          */
4226         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4227         ret = -EFAULT;
4228         if (idx >= size)
4229                 goto out_release_unlock;
4230
4231         ret = -EEXIST;
4232         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4233                 goto out_release_unlock;
4234
4235         if (vm_shared) {
4236                 page_dup_rmap(page, true);
4237         } else {
4238                 ClearPagePrivate(page);
4239                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4240         }
4241
4242         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4243         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4244                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4245         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4246
4247         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4248
4249         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4250                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4251         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4252
4253         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4254         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4255
4256         spin_unlock(ptl);
4257         set_page_huge_active(page);
4258         if (vm_shared)
4259                 unlock_page(page);
4260         ret = 0;
4261 out:
4262         return ret;
4263 out_release_unlock:
4264         spin_unlock(ptl);
4265         if (vm_shared)
4266                 unlock_page(page);
4267 out_release_nounlock:
4268         put_page(page);
4269         goto out;
4270 }
4271
4272 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4273                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4274                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4275                          long i, unsigned int flags, int *locked)
4276 {
4277         unsigned long pfn_offset;
4278         unsigned long vaddr = *position;
4279         unsigned long remainder = *nr_pages;
4280         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4281         int err = -EFAULT;
4282
4283         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4284                 pte_t *pte;
4285                 spinlock_t *ptl = NULL;
4286                 int absent;
4287                 struct page *page;
4288
4289                 /*
4290                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4291                  * potentially allocating memory.
4292                  */
4293                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4294                         remainder = 0;
4295                         break;
4296                 }
4297
4298                 /*
4299                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4300                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4301                  * first, for the page indexing below to work.
4302                  *
4303                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4304                  */
4305                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4306                                       huge_page_size(h));
4307                 if (pte)
4308                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4309                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4310
4311                 /*
4312                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4313                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4314                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4315                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4316                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4317                  */
4318                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4319                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4320                         if (pte)
4321                                 spin_unlock(ptl);
4322                         remainder = 0;
4323                         break;
4324                 }
4325
4326                 /*
4327                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4328                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4329                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4330                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4331                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4332                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4333                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4334                  * directly from any kind of swap entries.
4335                  */
4336                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4337                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4338                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4339                         vm_fault_t ret;
4340                         unsigned int fault_flags = 0;
4341
4342                         if (pte)
4343                                 spin_unlock(ptl);
4344                         if (flags & FOLL_WRITE)
4345                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4346                         if (locked)
4347                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4348                                         FAULT_FLAG_KILLABLE;
4349                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4350                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4351                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4352                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4353                                 /*
4354                                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
4355                                  * FAULT_FLAG_TRIED can co-exist
4356                                  */
4357                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4358                         }
4359                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4360                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4361                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4362                                 remainder = 0;
4363                                 break;
4364                         }
4365                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4366                                 if (locked &&
4367                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4368                                         *locked = 0;
4369                                 *nr_pages = 0;
4370                                 /*
4371                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4372                                  * error, it will return zero
4373                                  * instead.
4374                                  *
4375                                  * No need to update "position" as the
4376                                  * caller will not check it after
4377                                  * *nr_pages is set to 0.
4378                                  */
4379                                 return i;
4380                         }
4381                         continue;
4382                 }
4383
4384                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4385                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4386
4387                 /*
4388                  * If subpage information not requested, update counters
4389                  * and skip the same_page loop below.
4390                  */
4391                 if (!pages && !vmas && !pfn_offset &&
4392                     (vaddr + huge_page_size(h) < vma->vm_end) &&
4393                     (remainder >= pages_per_huge_page(h))) {
4394                         vaddr += huge_page_size(h);
4395                         remainder -= pages_per_huge_page(h);
4396                         i += pages_per_huge_page(h);
4397                         spin_unlock(ptl);
4398                         continue;
4399                 }
4400
4401 same_page:
4402                 if (pages) {
4403                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4404                         /*
4405                          * try_grab_page() should always succeed here, because:
4406                          * a) we hold the ptl lock, and b) we've just checked
4407                          * that the huge page is present in the page tables. If
4408                          * the huge page is present, then the tail pages must
4409                          * also be present. The ptl prevents the head page and
4410                          * tail pages from being rearranged in any way. So this
4411                          * page must be available at this point, unless the page
4412                          * refcount overflowed:
4413                          */
4414                         if (WARN_ON_ONCE(!try_grab_page(pages[i], flags))) {
4415                                 spin_unlock(ptl);
4416                                 remainder = 0;
4417                                 err = -ENOMEM;
4418                                 break;
4419                         }
4420                 }
4421
4422                 if (vmas)
4423                         vmas[i] = vma;
4424
4425                 vaddr += PAGE_SIZE;
4426                 ++pfn_offset;
4427                 --remainder;
4428                 ++i;
4429                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4430                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4431                         /*
4432                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4433                          * of this compound page.
4434                          */
4435                         goto same_page;
4436                 }
4437                 spin_unlock(ptl);
4438         }
4439         *nr_pages = remainder;
4440         /*
4441          * setting position is actually required only if remainder is
4442          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4443          * branch.
4444          */
4445         *position = vaddr;
4446
4447         return i ? i : err;
4448 }
4449
4450 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4451 /*
4452  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4453  * implement this.
4454  */
4455 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4456 #endif
4457
4458 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4459                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4460 {
4461         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4462         unsigned long start = address;
4463         pte_t *ptep;
4464         pte_t pte;
4465         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4466         unsigned long pages = 0;
4467         bool shared_pmd = false;
4468         struct mmu_notifier_range range;
4469
4470         /*
4471          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4472          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4473          * range if PMD sharing is possible.
4474          */
4475         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4476                                 0, vma, mm, start, end);
4477         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4478
4479         BUG_ON(address >= end);
4480         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4481
4482         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4483         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4484         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4485                 spinlock_t *ptl;
4486                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4487                 if (!ptep)
4488                         continue;
4489                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4490                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4491                         pages++;
4492                         spin_unlock(ptl);
4493                         shared_pmd = true;
4494                         continue;
4495                 }
4496                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4497                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4498                         spin_unlock(ptl);
4499                         continue;
4500                 }
4501                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4502                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4503
4504                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4505                                 pte_t newpte;
4506
4507                                 make_migration_entry_read(&entry);
4508                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4509                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4510                                                      newpte, huge_page_size(h));
4511                                 pages++;
4512                         }
4513                         spin_unlock(ptl);
4514                         continue;
4515                 }
4516                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4517                         pte_t old_pte;
4518
4519                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4520                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4521                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4522                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4523                         pages++;
4524                 }
4525                 spin_unlock(ptl);
4526         }
4527         /*
4528          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4529          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4530          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4531          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4532          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4533          */
4534         if (shared_pmd)
4535                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4536         else
4537                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4538         /*
4539          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4540          * page table protection not changing it to point to a new page.
4541          *
4542          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4543          */
4544         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4545         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4546
4547         return pages << h->order;
4548 }
4549
4550 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4551                                         long from, long to,
4552                                         struct vm_area_struct *vma,
4553                                         vm_flags_t vm_flags)
4554 {
4555         long ret, chg;
4556         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4557         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4558         struct resv_map *resv_map;
4559         long gbl_reserve;
4560
4561         /* This should never happen */
4562         if (from > to) {
4563                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4564                 return -EINVAL;
4565         }
4566
4567         /*
4568          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4569          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4570          * without using reserves
4571          */
4572         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4573                 return 0;
4574
4575         /*
4576          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4577          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4578          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4579          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4580          */
4581         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4582                 /*
4583                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4584                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4585                  * hugetlbfs_get_inode).
4586                  */
4587                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4588
4589                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4590
4591         } else {
4592                 resv_map = resv_map_alloc();
4593                 if (!resv_map)
4594                         return -ENOMEM;
4595
4596                 chg = to - from;
4597
4598                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4599                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4600         }
4601
4602         if (chg < 0) {
4603                 ret = chg;
4604                 goto out_err;
4605         }
4606
4607         /*
4608          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4609          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4610          * reservations already in place (gbl_reserve).
4611          */
4612         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4613         if (gbl_reserve < 0) {
4614                 ret = -ENOSPC;
4615                 goto out_err;
4616         }
4617
4618         /*
4619          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4620          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4621          */
4622         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4623         if (ret < 0) {
4624                 /* put back original number of pages, chg */
4625                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4626                 goto out_err;
4627         }
4628
4629         /*
4630          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4631          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4632          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4633          * the reservation was and the page cache tells how much of
4634          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4635          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4636          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4637          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4638          * else has to be done for private mappings here
4639          */
4640         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4641                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4642
4643                 if (unlikely(chg > add)) {
4644                         /*
4645                          * pages in this range were added to the reserve
4646                          * map between region_chg and region_add.  This
4647                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4648                          * the subpool and reserve counts modified above
4649                          * based on the difference.
4650                          */
4651                         long rsv_adjust;
4652
4653                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4654                                                                 chg - add);
4655                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4656                 }
4657         }
4658         return 0;
4659 out_err:
4660         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4661                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4662                 if (chg >= 0)
4663                         region_abort(resv_map, from, to);
4664         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4665                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4666         return ret;
4667 }
4668
4669 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4670                                                                 long freed)
4671 {
4672         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4673         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4674         long chg = 0;
4675         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4676         long gbl_reserve;
4677
4678         /*
4679          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4680          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4681          */
4682         if (resv_map) {
4683                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4684                 /*
4685                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4686                  * must be split and another region descriptor can not be
4687                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4688                  */
4689                 if (chg < 0)
4690                         return chg;
4691         }
4692
4693         spin_lock(&inode->i_lock);
4694         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4695         spin_unlock(&inode->i_lock);
4696
4697         /*
4698          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4699          * reservations to be released may be adjusted.
4700          */
4701         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4702         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4703
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4708 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4709                                 struct vm_area_struct *vma,
4710                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4711 {
4712         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4713                                 svma->vm_start;
4714         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4715         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4716
4717         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4718         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4719         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4720
4721         /*
4722          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4723          * page table page.
4724          */
4725         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4726             vm_flags != svm_flags ||
4727             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4728                 return 0;
4729
4730         return saddr;
4731 }
4732
4733 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4734 {
4735         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4736         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4737
4738         /*
4739          * check on proper vm_flags and page table alignment
4740          */
4741         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4742                 return true;
4743         return false;
4744 }
4745
4746 /*
4747  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4748  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4749  * shared pmd mappings.
4750  */
4751 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4752                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4753 {
4754         unsigned long check_addr = *start;
4755
4756         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4757                 return;
4758
4759         for (check_addr = *start; check_addr < *end; check_addr += PUD_SIZE) {
4760                 unsigned long a_start = check_addr & PUD_MASK;
4761                 unsigned long a_end = a_start + PUD_SIZE;
4762
4763                 /*
4764                  * If sharing is possible, adjust start/end if necessary.
4765                  */
4766                 if (range_in_vma(vma, a_start, a_end)) {
4767                         if (a_start < *start)
4768                                 *start = a_start;
4769                         if (a_end > *end)
4770                                 *end = a_end;
4771                 }
4772         }
4773 }
4774
4775 /*
4776  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4777  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4778  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4779  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4780  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4781  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4782  * bad pmd for sharing.
4783  */
4784 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4785 {
4786         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4787         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4788         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4789                         vma->vm_pgoff;
4790         struct vm_area_struct *svma;
4791         unsigned long saddr;
4792         pte_t *spte = NULL;
4793         pte_t *pte;
4794         spinlock_t *ptl;
4795
4796         if (!vma_shareable(vma, addr))
4797                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4798
4799         i_mmap_lock_read(mapping);
4800         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4801                 if (svma == vma)
4802                         continue;
4803
4804                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4805                 if (saddr) {
4806                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4807                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4808                         if (spte) {
4809                                 get_page(virt_to_page(spte));
4810                                 break;
4811                         }
4812                 }
4813         }
4814
4815         if (!spte)
4816                 goto out;
4817
4818         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4819         if (pud_none(*pud)) {
4820                 pud_populate(mm, pud,
4821                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4822                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4823         } else {
4824                 put_page(virt_to_page(spte));
4825         }
4826         spin_unlock(ptl);
4827 out:
4828         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4829         i_mmap_unlock_read(mapping);
4830         return pte;
4831 }
4832
4833 /*
4834  * unmap huge page backed by shared pte.
4835  *
4836  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4837  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4838  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4839  *
4840  * called with page table lock held.
4841  *
4842  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4843  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4844  */
4845 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4846 {
4847         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4848         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
4849         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
4850
4851         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4852         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4853                 return 0;
4854
4855         pud_clear(pud);
4856         put_page(virt_to_page(ptep));
4857         mm_dec_nr_pmds(mm);
4858         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4859         return 1;
4860 }
4861 #define want_pmd_share()        (1)
4862 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4863 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4864 {
4865         return NULL;
4866 }
4867
4868 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4869 {
4870         return 0;
4871 }
4872
4873 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4874                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4875 {
4876 }
4877 #define want_pmd_share()        (0)
4878 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4879
4880 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4881 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4882                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4883 {
4884         pgd_t *pgd;
4885         p4d_t *p4d;
4886         pud_t *pud;
4887         pte_t *pte = NULL;
4888
4889         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4890         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
4891         if (!p4d)
4892                 return NULL;
4893         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
4894         if (pud) {
4895                 if (sz == PUD_SIZE) {
4896                         pte = (pte_t *)pud;
4897                 } else {
4898                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4899                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4900                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4901                         else
4902                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4903                 }
4904         }
4905         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
4906
4907         return pte;
4908 }
4909
4910 /*
4911  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
4912  * entry at address @addr
4913  *
4914  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
4915  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
4916  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
4917  * table.
4918  */
4919 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
4920                        unsigned long addr, unsigned long sz)
4921 {
4922         pgd_t *pgd;
4923         p4d_t *p4d;
4924         pud_t *pud;
4925         pmd_t *pmd;
4926
4927         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4928         if (!pgd_present(*pgd))
4929                 return NULL;
4930         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
4931         if (!p4d_present(*p4d))
4932                 return NULL;
4933
4934         pud = pud_offset(p4d, addr);
4935         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
4936                 return NULL;
4937         /* hugepage or swap? */
4938         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
4939                 return (pte_t *)pud;
4940
4941         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4942         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(*pmd))
4943                 return NULL;
4944         /* hugepage or swap? */
4945         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
4946                 return (pte_t *)pmd;
4947
4948         return NULL;
4949 }
4950
4951 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4952
4953 /*
4954  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
4955  * behavior.
4956  */
4957 struct page * __weak
4958 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4959                               int write)
4960 {
4961         return ERR_PTR(-EINVAL);
4962 }
4963
4964 struct page * __weak
4965 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
4966                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
4967 {
4968         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
4969         return NULL;
4970 }
4971
4972 struct page * __weak
4973 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4974                 pmd_t *pmd, int flags)
4975 {
4976         struct page *page = NULL;
4977         spinlock_t *ptl;
4978         pte_t pte;
4979
4980         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
4981         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
4982                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
4983                 return NULL;
4984
4985 retry:
4986         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
4987         spin_lock(ptl);
4988         /*
4989          * make sure that the address range covered by this pmd is not
4990          * unmapped from other threads.
4991          */
4992         if (!pmd_huge(*pmd))
4993                 goto out;
4994         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
4995         if (pte_present(pte)) {
4996                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4997                 /*
4998                  * try_grab_page() should always succeed here, because: a) we
4999                  * hold the pmd (ptl) lock, and b) we've just checked that the
5000                  * huge pmd (head) page is present in the page tables. The ptl
5001                  * prevents the head page and tail pages from being rearranged
5002                  * in any way. So this page must be available at this point,
5003                  * unless the page refcount overflowed:
5004                  */
5005                 if (WARN_ON_ONCE(!try_grab_page(page, flags))) {
5006                         page = NULL;
5007                         goto out;
5008                 }
5009         } else {
5010                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
5011                         spin_unlock(ptl);
5012                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
5013                         goto retry;
5014                 }
5015                 /*
5016                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
5017                  * follow_page_mask().
5018                  */
5019         }
5020 out:
5021         spin_unlock(ptl);
5022         return page;
5023 }
5024
5025 struct page * __weak
5026 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5027                 pud_t *pud, int flags)
5028 {
5029         if (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))
5030                 return NULL;
5031
5032         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5033 }
5034
5035 struct page * __weak
5036 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
5037 {
5038         if (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))
5039                 return NULL;
5040
5041         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5042 }
5043
5044 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5045 {
5046         bool ret = true;
5047
5048         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5049         spin_lock(&hugetlb_lock);
5050         if (!page_huge_active(page) || !get_page_unless_zero(page)) {
5051                 ret = false;
5052                 goto unlock;
5053         }
5054         clear_page_huge_active(page);
5055         list_move_tail(&page->lru, list);
5056 unlock:
5057         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5058         return ret;
5059 }
5060
5061 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5062 {
5063         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5064         spin_lock(&hugetlb_lock);
5065         set_page_huge_active(page);
5066         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5067         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5068         put_page(page);
5069 }
5070
5071 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5072 {
5073         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5074
5075         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5076         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5077
5078         /*
5079          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5080          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5081          * be final while the old one will be freed so it takes over
5082          * the temporary status.
5083          *
5084          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5085          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5086          * the per-node's.
5087          */
5088         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5089                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5090                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5091
5092                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5093                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5094
5095                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5096                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5097                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5098                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5099                 }
5100                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5101         }
5102 }