hugetlbfs: use i_mmap_rwsem for more pmd sharing synchronization
[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 /*
1326  * Find address_space associated with hugetlbfs page.
1327  * Upon entry page is locked and page 'was' mapped although mapped state
1328  * could change.  If necessary, use anon_vma to find vma and associated
1329  * address space.  The returned mapping may be stale, but it can not be
1330  * invalid as page lock (which is held) is required to destroy mapping.
1331  */
1332 static struct address_space *_get_hugetlb_page_mapping(struct page *hpage)
1333 {
1334         struct anon_vma *anon_vma;
1335         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1336         struct anon_vma_chain *avc;
1337         struct address_space *mapping = page_mapping(hpage);
1338
1339         /* Simple file based mapping */
1340         if (mapping)
1341                 return mapping;
1342
1343         /*
1344          * Even anonymous hugetlbfs mappings are associated with an
1345          * underlying hugetlbfs file (see hugetlb_file_setup in mmap
1346          * code).  Find a vma associated with the anonymous vma, and
1347          * use the file pointer to get address_space.
1348          */
1349         anon_vma = page_lock_anon_vma_read(hpage);
1350         if (!anon_vma)
1351                 return mapping;  /* NULL */
1352
1353         /* Use first found vma */
1354         pgoff_start = page_to_pgoff(hpage);
1355         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(hpage) - 1;
1356         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
1357                                         pgoff_start, pgoff_end) {
1358                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1359
1360                 mapping = vma->vm_file->f_mapping;
1361                 break;
1362         }
1363
1364         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1365         return mapping;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Find and lock address space (mapping) in write mode.
1370  *
1371  * Upon entry, the page is locked which allows us to find the mapping
1372  * even in the case of an anon page.  However, locking order dictates
1373  * the i_mmap_rwsem be acquired BEFORE the page lock.  This is hugetlbfs
1374  * specific.  So, we first try to lock the sema while still holding the
1375  * page lock.  If this works, great!  If not, then we need to drop the
1376  * page lock and then acquire i_mmap_rwsem and reacquire page lock.  Of
1377  * course, need to revalidate state along the way.
1378  */
1379 struct address_space *hugetlb_page_mapping_lock_write(struct page *hpage)
1380 {
1381         struct address_space *mapping, *mapping2;
1382
1383         mapping = _get_hugetlb_page_mapping(hpage);
1384 retry:
1385         if (!mapping)
1386                 return mapping;
1387
1388         /*
1389          * If no contention, take lock and return
1390          */
1391         if (i_mmap_trylock_write(mapping))
1392                 return mapping;
1393
1394         /*
1395          * Must drop page lock and wait on mapping sema.
1396          * Note:  Once page lock is dropped, mapping could become invalid.
1397          * As a hack, increase map count until we lock page again.
1398          */
1399         atomic_inc(&hpage->_mapcount);
1400         unlock_page(hpage);
1401         i_mmap_lock_write(mapping);
1402         lock_page(hpage);
1403         atomic_add_negative(-1, &hpage->_mapcount);
1404
1405         /* verify page is still mapped */
1406         if (!page_mapped(hpage)) {
1407                 i_mmap_unlock_write(mapping);
1408                 return NULL;
1409         }
1410
1411         /*
1412          * Get address space again and verify it is the same one
1413          * we locked.  If not, drop lock and retry.
1414          */
1415         mapping2 = _get_hugetlb_page_mapping(hpage);
1416         if (mapping2 != mapping) {
1417                 i_mmap_unlock_write(mapping);
1418                 mapping = mapping2;
1419                 goto retry;
1420         }
1421
1422         return mapping;
1423 }
1424
1425 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1426 {
1427         struct page *page_head = compound_head(page);
1428         pgoff_t index = page_index(page_head);
1429         unsigned long compound_idx;
1430
1431         if (!PageHuge(page_head))
1432                 return page_index(page);
1433
1434         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1435                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1436         else
1437                 compound_idx = page - page_head;
1438
1439         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1440 }
1441
1442 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1443                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1444                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1445 {
1446         int order = huge_page_order(h);
1447         struct page *page;
1448         bool alloc_try_hard = true;
1449
1450         /*
1451          * By default we always try hard to allocate the page with
1452          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1453          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1454          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1455          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1456          */
1457         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1458                 alloc_try_hard = false;
1459         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1460         if (alloc_try_hard)
1461                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1462         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1463                 nid = numa_mem_id();
1464         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1465         if (page)
1466                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1467         else
1468                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1469
1470         /*
1471          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1472          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1473          * normal 'try hard' allocations.
1474          */
1475         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1476                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1477
1478         /*
1479          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1480          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1481          * overall state change.
1482          */
1483         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1484                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1485
1486         return page;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1491  * should use this function to get new hugetlb pages
1492  */
1493 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1494                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1495                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1496 {
1497         struct page *page;
1498
1499         if (hstate_is_gigantic(h))
1500                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1501         else
1502                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1503                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1504         if (!page)
1505                 return NULL;
1506
1507         if (hstate_is_gigantic(h))
1508                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1509         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1510
1511         return page;
1512 }
1513
1514 /*
1515  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1516  * manner.
1517  */
1518 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1519                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1520 {
1521         struct page *page;
1522         int nr_nodes, node;
1523         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1524
1525         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1526                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1527                                                 node_alloc_noretry);
1528                 if (page)
1529                         break;
1530         }
1531
1532         if (!page)
1533                 return 0;
1534
1535         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1536
1537         return 1;
1538 }
1539
1540 /*
1541  * Free huge page from pool from next node to free.
1542  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1543  * balanced over allowed nodes.
1544  * Called with hugetlb_lock locked.
1545  */
1546 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1547                                                          bool acct_surplus)
1548 {
1549         int nr_nodes, node;
1550         int ret = 0;
1551
1552         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1553                 /*
1554                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1555                  * nodes with surplus pages.
1556                  */
1557                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1558                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1559                         struct page *page =
1560                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1561                                           struct page, lru);
1562                         list_del(&page->lru);
1563                         h->free_huge_pages--;
1564                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1565                         if (acct_surplus) {
1566                                 h->surplus_huge_pages--;
1567                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1568                         }
1569                         update_and_free_page(h, page);
1570                         ret = 1;
1571                         break;
1572                 }
1573         }
1574
1575         return ret;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1580  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1581  * This function returns values like below:
1582  *
1583  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1584  *          (allocated or reserved.)
1585  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1586  *          hugepage (considered as already dissolved)
1587  */
1588 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1589 {
1590         int rc = -EBUSY;
1591
1592         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1593         if (!PageHuge(page))
1594                 return 0;
1595
1596         spin_lock(&hugetlb_lock);
1597         if (!PageHuge(page)) {
1598                 rc = 0;
1599                 goto out;
1600         }
1601
1602         if (!page_count(page)) {
1603                 struct page *head = compound_head(page);
1604                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1605                 int nid = page_to_nid(head);
1606                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1607                         goto out;
1608                 /*
1609                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1610                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1611                  */
1612                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1613                         SetPageHWPoison(page);
1614                         ClearPageHWPoison(head);
1615                 }
1616                 list_del(&head->lru);
1617                 h->free_huge_pages--;
1618                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1619                 h->max_huge_pages--;
1620                 update_and_free_page(h, head);
1621                 rc = 0;
1622         }
1623 out:
1624         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1625         return rc;
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1630  * make specified memory blocks removable from the system.
1631  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1632  * part of it lies within the given range.
1633  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1634  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1635  */
1636 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1637 {
1638         unsigned long pfn;
1639         struct page *page;
1640         int rc = 0;
1641
1642         if (!hugepages_supported())
1643                 return rc;
1644
1645         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1646                 page = pfn_to_page(pfn);
1647                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1648                 if (rc)
1649                         break;
1650         }
1651
1652         return rc;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1657  */
1658 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1659                 int nid, nodemask_t *nmask)
1660 {
1661         struct page *page = NULL;
1662
1663         if (hstate_is_gigantic(h))
1664                 return NULL;
1665
1666         spin_lock(&hugetlb_lock);
1667         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1668                 goto out_unlock;
1669         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1670
1671         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1672         if (!page)
1673                 return NULL;
1674
1675         spin_lock(&hugetlb_lock);
1676         /*
1677          * We could have raced with the pool size change.
1678          * Double check that and simply deallocate the new page
1679          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1680          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1681          * codeflow
1682          */
1683         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1684                 SetPageHugeTemporary(page);
1685                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1686                 put_page(page);
1687                 return NULL;
1688         } else {
1689                 h->surplus_huge_pages++;
1690                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1691         }
1692
1693 out_unlock:
1694         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1695
1696         return page;
1697 }
1698
1699 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1700                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1701 {
1702         struct page *page;
1703
1704         if (hstate_is_gigantic(h))
1705                 return NULL;
1706
1707         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1708         if (!page)
1709                 return NULL;
1710
1711         /*
1712          * We do not account these pages as surplus because they are only
1713          * temporary and will be released properly on the last reference
1714          */
1715         SetPageHugeTemporary(page);
1716
1717         return page;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1722  */
1723 static
1724 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1725                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1726 {
1727         struct page *page;
1728         struct mempolicy *mpol;
1729         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1730         int nid;
1731         nodemask_t *nodemask;
1732
1733         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1734         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1735         mpol_cond_put(mpol);
1736
1737         return page;
1738 }
1739
1740 /* page migration callback function */
1741 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1742 {
1743         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1744         struct page *page = NULL;
1745
1746         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1747                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1748
1749         spin_lock(&hugetlb_lock);
1750         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1751                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1752         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1753
1754         if (!page)
1755                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1756
1757         return page;
1758 }
1759
1760 /* page migration callback function */
1761 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1762                 nodemask_t *nmask)
1763 {
1764         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1765
1766         spin_lock(&hugetlb_lock);
1767         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1768                 struct page *page;
1769
1770                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1771                 if (page) {
1772                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1773                         return page;
1774                 }
1775         }
1776         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1777
1778         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1779 }
1780
1781 /* mempolicy aware migration callback */
1782 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1783                 unsigned long address)
1784 {
1785         struct mempolicy *mpol;
1786         nodemask_t *nodemask;
1787         struct page *page;
1788         gfp_t gfp_mask;
1789         int node;
1790
1791         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1792         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1793         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1794         mpol_cond_put(mpol);
1795
1796         return page;
1797 }
1798
1799 /*
1800  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1801  * of size 'delta'.
1802  */
1803 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1804 {
1805         struct list_head surplus_list;
1806         struct page *page, *tmp;
1807         int ret, i;
1808         int needed, allocated;
1809         bool alloc_ok = true;
1810
1811         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1812         if (needed <= 0) {
1813                 h->resv_huge_pages += delta;
1814                 return 0;
1815         }
1816
1817         allocated = 0;
1818         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1819
1820         ret = -ENOMEM;
1821 retry:
1822         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1823         for (i = 0; i < needed; i++) {
1824                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1825                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1826                 if (!page) {
1827                         alloc_ok = false;
1828                         break;
1829                 }
1830                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1831                 cond_resched();
1832         }
1833         allocated += i;
1834
1835         /*
1836          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1837          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1838          */
1839         spin_lock(&hugetlb_lock);
1840         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1841                         (h->free_huge_pages + allocated);
1842         if (needed > 0) {
1843                 if (alloc_ok)
1844                         goto retry;
1845                 /*
1846                  * We were not able to allocate enough pages to
1847                  * satisfy the entire reservation so we free what
1848                  * we've allocated so far.
1849                  */
1850                 goto free;
1851         }
1852         /*
1853          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1854          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1855          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1856          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1857          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1858          * before they are reserved.
1859          */
1860         needed += allocated;
1861         h->resv_huge_pages += delta;
1862         ret = 0;
1863
1864         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1865         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1866                 if ((--needed) < 0)
1867                         break;
1868                 /*
1869                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1870                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1871                  */
1872                 put_page_testzero(page);
1873                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1874                 enqueue_huge_page(h, page);
1875         }
1876 free:
1877         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1878
1879         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1880         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1881                 put_page(page);
1882         spin_lock(&hugetlb_lock);
1883
1884         return ret;
1885 }
1886
1887 /*
1888  * This routine has two main purposes:
1889  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1890  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1891  *    to the associated reservation map.
1892  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1893  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1894  *
1895  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1896  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1897  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1898  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1899  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1900  */
1901 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1902                                         unsigned long unused_resv_pages)
1903 {
1904         unsigned long nr_pages;
1905
1906         /* Cannot return gigantic pages currently */
1907         if (hstate_is_gigantic(h))
1908                 goto out;
1909
1910         /*
1911          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1912          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1913          */
1914         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1915
1916         /*
1917          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1918          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1919          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1920          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1921          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1922          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1923          *
1924          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1925          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1926          * to cover subsequent pages we may free.
1927          */
1928         while (nr_pages--) {
1929                 h->resv_huge_pages--;
1930                 unused_resv_pages--;
1931                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1932                         goto out;
1933                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1934         }
1935
1936 out:
1937         /* Fully uncommit the reservation */
1938         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1939 }
1940
1941
1942 /*
1943  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1944  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1945  *
1946  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1947  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1948  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1949  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1950  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1951  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1952  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1953  * is called in such cases.
1954  *
1955  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1956  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1957  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1958  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1959  * take appropriate action.
1960  *
1961  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1962  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1963  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1964  * reservation exists.
1965  */
1966 enum vma_resv_mode {
1967         VMA_NEEDS_RESV,
1968         VMA_COMMIT_RESV,
1969         VMA_END_RESV,
1970         VMA_ADD_RESV,
1971 };
1972 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1973                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1974                                 enum vma_resv_mode mode)
1975 {
1976         struct resv_map *resv;
1977         pgoff_t idx;
1978         long ret;
1979
1980         resv = vma_resv_map(vma);
1981         if (!resv)
1982                 return 1;
1983
1984         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1985         switch (mode) {
1986         case VMA_NEEDS_RESV:
1987                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1988                 break;
1989         case VMA_COMMIT_RESV:
1990                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1991                 break;
1992         case VMA_END_RESV:
1993                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1994                 ret = 0;
1995                 break;
1996         case VMA_ADD_RESV:
1997                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1998                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1999                 else {
2000                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
2001                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
2002                 }
2003                 break;
2004         default:
2005                 BUG();
2006         }
2007
2008         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
2009                 return ret;
2010         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
2011                 /*
2012                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
2013                  * However, a file associated with mapping could have been
2014                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
2015                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
2016                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
2017                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
2018                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
2019                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
2020                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
2021                  * return value of this routine is the opposite of the
2022                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
2023                  */
2024                 if (ret)
2025                         return 0;
2026                 else
2027                         return 1;
2028         }
2029         else
2030                 return ret < 0 ? ret : 0;
2031 }
2032
2033 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
2034                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2035 {
2036         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
2037 }
2038
2039 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
2040                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2041 {
2042         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
2043 }
2044
2045 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
2046                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2047 {
2048         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
2049 }
2050
2051 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
2052                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2053 {
2054         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
2055 }
2056
2057 /*
2058  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
2059  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
2060  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
2061  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
2062  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
2063  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
2064  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
2065  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
2066  * to be made by free_huge_page.
2067  */
2068 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
2069                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2070                         struct page *page)
2071 {
2072         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
2073                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
2074
2075                 if (unlikely(rc < 0)) {
2076                         /*
2077                          * Rare out of memory condition in reserve map
2078                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
2079                          * global reserve count will not be incremented
2080                          * by free_huge_page.  This will make it appear
2081                          * as though the reservation for this page was
2082                          * consumed.  This may prevent the task from
2083                          * faulting in the page at a later time.  This
2084                          * is better than inconsistent global huge page
2085                          * accounting of reserve counts.
2086                          */
2087                         ClearPagePrivate(page);
2088                 } else if (rc) {
2089                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
2090                         if (unlikely(rc < 0))
2091                                 /*
2092                                  * See above comment about rare out of
2093                                  * memory condition.
2094                                  */
2095                                 ClearPagePrivate(page);
2096                 } else
2097                         vma_end_reservation(h, vma, address);
2098         }
2099 }
2100
2101 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2102                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2103 {
2104         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2105         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2106         struct page *page;
2107         long map_chg, map_commit;
2108         long gbl_chg;
2109         int ret, idx;
2110         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2111
2112         idx = hstate_index(h);
2113         /*
2114          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2115          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2116          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2117          */
2118         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2119         if (map_chg < 0)
2120                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2121
2122         /*
2123          * Processes that did not create the mapping will have no
2124          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2125          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2126          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2127          * checked against any subpool limit.
2128          */
2129         if (map_chg || avoid_reserve) {
2130                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2131                 if (gbl_chg < 0) {
2132                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2133                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2134                 }
2135
2136                 /*
2137                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2138                  * map, there could be reservations associated with the
2139                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2140                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2141                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2142                  * the subpool reservations.
2143                  */
2144                 if (avoid_reserve)
2145                         gbl_chg = 1;
2146         }
2147
2148         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2149         if (ret)
2150                 goto out_subpool_put;
2151
2152         spin_lock(&hugetlb_lock);
2153         /*
2154          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2155          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2156          * a reservation exists for the allocation.
2157          */
2158         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2159         if (!page) {
2160                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2161                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2162                 if (!page)
2163                         goto out_uncharge_cgroup;
2164                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2165                         SetPagePrivate(page);
2166                         h->resv_huge_pages--;
2167                 }
2168                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2169                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2170                 /* Fall through */
2171         }
2172         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2173         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2174
2175         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2176
2177         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2178         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2179                 /*
2180                  * The page was added to the reservation map between
2181                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2182                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2183                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2184                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2185                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2186                  * no longer applies.
2187                  */
2188                 long rsv_adjust;
2189
2190                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2191                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2192         }
2193         return page;
2194
2195 out_uncharge_cgroup:
2196         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2197 out_subpool_put:
2198         if (map_chg || avoid_reserve)
2199                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2200         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2201         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2202 }
2203
2204 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2205         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2206 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2207 {
2208         struct huge_bootmem_page *m;
2209         int nr_nodes, node;
2210
2211         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2212                 void *addr;
2213
2214                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2215                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2216                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2217                 if (addr) {
2218                         /*
2219                          * Use the beginning of the huge page to store the
2220                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2221                          * puts them into the mem_map).
2222                          */
2223                         m = addr;
2224                         goto found;
2225                 }
2226         }
2227         return 0;
2228
2229 found:
2230         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2231         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2232         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2233         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2234         m->hstate = h;
2235         return 1;
2236 }
2237
2238 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2239                 unsigned int order)
2240 {
2241         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2242                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2243         else
2244                 prep_compound_page(page, order);
2245 }
2246
2247 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2248 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2249 {
2250         struct huge_bootmem_page *m;
2251
2252         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2253                 struct page *page = virt_to_page(m);
2254                 struct hstate *h = m->hstate;
2255
2256                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2257                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2258                 WARN_ON(PageReserved(page));
2259                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2260                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2261
2262                 /*
2263                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2264                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2265                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2266                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2267                  */
2268                 if (hstate_is_gigantic(h))
2269                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2270                 cond_resched();
2271         }
2272 }
2273
2274 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2275 {
2276         unsigned long i;
2277         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2278
2279         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2280                 /*
2281                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2282                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2283                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2284                  * time, we are likely in bigger trouble.
2285                  */
2286                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2287                                                 GFP_KERNEL);
2288         } else {
2289                 /* allocations done at boot time */
2290                 node_alloc_noretry = NULL;
2291         }
2292
2293         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2294         if (node_alloc_noretry)
2295                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2296
2297         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2298                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2299                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2300                                 break;
2301                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2302                                          &node_states[N_MEMORY],
2303                                          node_alloc_noretry))
2304                         break;
2305                 cond_resched();
2306         }
2307         if (i < h->max_huge_pages) {
2308                 char buf[32];
2309
2310                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2311                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2312                         h->max_huge_pages, buf, i);
2313                 h->max_huge_pages = i;
2314         }
2315
2316         kfree(node_alloc_noretry);
2317 }
2318
2319 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2320 {
2321         struct hstate *h;
2322
2323         for_each_hstate(h) {
2324                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2325                         minimum_order = huge_page_order(h);
2326
2327                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2328                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2329                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2330         }
2331         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2332 }
2333
2334 static void __init report_hugepages(void)
2335 {
2336         struct hstate *h;
2337
2338         for_each_hstate(h) {
2339                 char buf[32];
2340
2341                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2342                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2343                         buf, h->free_huge_pages);
2344         }
2345 }
2346
2347 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2348 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2349                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2350 {
2351         int i;
2352
2353         if (hstate_is_gigantic(h))
2354                 return;
2355
2356         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2357                 struct page *page, *next;
2358                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2359                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2360                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2361                                 return;
2362                         if (PageHighMem(page))
2363                                 continue;
2364                         list_del(&page->lru);
2365                         update_and_free_page(h, page);
2366                         h->free_huge_pages--;
2367                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2368                 }
2369         }
2370 }
2371 #else
2372 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2373                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2374 {
2375 }
2376 #endif
2377
2378 /*
2379  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2380  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2381  * Returns 1 if an adjustment was made.
2382  */
2383 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2384                                 int delta)
2385 {
2386         int nr_nodes, node;
2387
2388         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2389
2390         if (delta < 0) {
2391                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2392                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2393                                 goto found;
2394                 }
2395         } else {
2396                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2397                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2398                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2399                                 goto found;
2400                 }
2401         }
2402         return 0;
2403
2404 found:
2405         h->surplus_huge_pages += delta;
2406         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2407         return 1;
2408 }
2409
2410 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2411 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2412                               nodemask_t *nodes_allowed)
2413 {
2414         unsigned long min_count, ret;
2415         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2416
2417         /*
2418          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2419          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2420          * the requested huge pages.
2421          */
2422         if (node_alloc_noretry)
2423                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2424         else
2425                 return -ENOMEM;
2426
2427         spin_lock(&hugetlb_lock);
2428
2429         /*
2430          * Check for a node specific request.
2431          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2432          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2433          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2434          */
2435         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2436                 unsigned long old_count = count;
2437
2438                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2439                 /*
2440                  * User may have specified a large count value which caused the
2441                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2442                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2443                  * largest possible value to align with their intention.
2444                  */
2445                 if (count < old_count)
2446                         count = ULONG_MAX;
2447         }
2448
2449         /*
2450          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2451          * page range allocation.
2452          * If the system does not provide this feature, return an error when
2453          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2454          * boottime allocated gigantic pages.
2455          */
2456         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2457                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2458                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2459                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2460                         return -EINVAL;
2461                 }
2462                 /* Fall through to decrease pool */
2463         }
2464
2465         /*
2466          * Increase the pool size
2467          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2468          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2469          *
2470          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2471          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2472          * not critical, though, it just means the overall size of the
2473          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2474          * within all the constraints specified by the sysctls.
2475          */
2476         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2477                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2478                         break;
2479         }
2480
2481         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2482                 /*
2483                  * If this allocation races such that we no longer need the
2484                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2485                  * and reducing the surplus.
2486                  */
2487                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2488
2489                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2490                 cond_resched();
2491
2492                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2493                                                 node_alloc_noretry);
2494                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2495                 if (!ret)
2496                         goto out;
2497
2498                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2499                 if (signal_pending(current))
2500                         goto out;
2501         }
2502
2503         /*
2504          * Decrease the pool size
2505          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2506          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2507          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2508          * to the desired size as pages become free.
2509          *
2510          * By placing pages into the surplus state independent of the
2511          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2512          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2513          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2514          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2515          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2516          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2517          */
2518         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2519         min_count = max(count, min_count);
2520         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2521         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2522                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2523                         break;
2524                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2525         }
2526         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2527                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2528                         break;
2529         }
2530 out:
2531         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2532         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2533
2534         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2535
2536         return 0;
2537 }
2538
2539 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2540         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2541
2542 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2543         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2544                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2545
2546 static struct kobject *hugepages_kobj;
2547 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2548
2549 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2550
2551 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2552 {
2553         int i;
2554
2555         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2556                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2557                         if (nidp)
2558                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2559                         return &hstates[i];
2560                 }
2561
2562         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2563 }
2564
2565 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2566                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2567 {
2568         struct hstate *h;
2569         unsigned long nr_huge_pages;
2570         int nid;
2571
2572         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2573         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2574                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2575         else
2576                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2577
2578         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2579 }
2580
2581 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2582                                            struct hstate *h, int nid,
2583                                            unsigned long count, size_t len)
2584 {
2585         int err;
2586         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2587
2588         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2589                 return -EINVAL;
2590
2591         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2592                 /*
2593                  * global hstate attribute
2594                  */
2595                 if (!(obey_mempolicy &&
2596                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2597                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2598                 else
2599                         n_mask = &nodes_allowed;
2600         } else {
2601                 /*
2602                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2603                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2604                  */
2605                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2606                 n_mask = &nodes_allowed;
2607         }
2608
2609         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2610
2611         return err ? err : len;
2612 }
2613
2614 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2615                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2616                                          size_t len)
2617 {
2618         struct hstate *h;
2619         unsigned long count;
2620         int nid;
2621         int err;
2622
2623         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2624         if (err)
2625                 return err;
2626
2627         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2628         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2629 }
2630
2631 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2632                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2633 {
2634         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2635 }
2636
2637 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2638                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2639 {
2640         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2641 }
2642 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2643
2644 #ifdef CONFIG_NUMA
2645
2646 /*
2647  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2648  * huge page alloc/free.
2649  */
2650 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2651                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2652 {
2653         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2654 }
2655
2656 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2657                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2658 {
2659         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2660 }
2661 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2662 #endif
2663
2664
2665 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2666                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2667 {
2668         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2669         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2670 }
2671
2672 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2673                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2674 {
2675         int err;
2676         unsigned long input;
2677         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2678
2679         if (hstate_is_gigantic(h))
2680                 return -EINVAL;
2681
2682         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2683         if (err)
2684                 return err;
2685
2686         spin_lock(&hugetlb_lock);
2687         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2688         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2689
2690         return count;
2691 }
2692 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2693
2694 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2695                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2696 {
2697         struct hstate *h;
2698         unsigned long free_huge_pages;
2699         int nid;
2700
2701         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2702         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2703                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2704         else
2705                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2706
2707         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2708 }
2709 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2710
2711 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2712                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2713 {
2714         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2715         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2716 }
2717 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2718
2719 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2720                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2721 {
2722         struct hstate *h;
2723         unsigned long surplus_huge_pages;
2724         int nid;
2725
2726         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2727         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2728                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2729         else
2730                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2731
2732         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2733 }
2734 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2735
2736 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2737         &nr_hugepages_attr.attr,
2738         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2739         &free_hugepages_attr.attr,
2740         &resv_hugepages_attr.attr,
2741         &surplus_hugepages_attr.attr,
2742 #ifdef CONFIG_NUMA
2743         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2744 #endif
2745         NULL,
2746 };
2747
2748 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2749         .attrs = hstate_attrs,
2750 };
2751
2752 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2753                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2754                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2755 {
2756         int retval;
2757         int hi = hstate_index(h);
2758
2759         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2760         if (!hstate_kobjs[hi])
2761                 return -ENOMEM;
2762
2763         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2764         if (retval)
2765                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2766
2767         return retval;
2768 }
2769
2770 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2771 {
2772         struct hstate *h;
2773         int err;
2774
2775         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2776         if (!hugepages_kobj)
2777                 return;
2778
2779         for_each_hstate(h) {
2780                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2781                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2782                 if (err)
2783                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2784         }
2785 }
2786
2787 #ifdef CONFIG_NUMA
2788
2789 /*
2790  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2791  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2792  * index of a node device or _hstate == node id.
2793  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2794  * the base kernel, on the hugetlb module.
2795  */
2796 struct node_hstate {
2797         struct kobject          *hugepages_kobj;
2798         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2799 };
2800 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2801
2802 /*
2803  * A subset of global hstate attributes for node devices
2804  */
2805 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2806         &nr_hugepages_attr.attr,
2807         &free_hugepages_attr.attr,
2808         &surplus_hugepages_attr.attr,
2809         NULL,
2810 };
2811
2812 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2813         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2814 };
2815
2816 /*
2817  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2818  * Returns node id via non-NULL nidp.
2819  */
2820 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2821 {
2822         int nid;
2823
2824         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2825                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2826                 int i;
2827                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2828                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2829                                 if (nidp)
2830                                         *nidp = nid;
2831                                 return &hstates[i];
2832                         }
2833         }
2834
2835         BUG();
2836         return NULL;
2837 }
2838
2839 /*
2840  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2841  * No-op if no hstate attributes attached.
2842  */
2843 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2844 {
2845         struct hstate *h;
2846         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2847
2848         if (!nhs->hugepages_kobj)
2849                 return;         /* no hstate attributes */
2850
2851         for_each_hstate(h) {
2852                 int idx = hstate_index(h);
2853                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2854                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2855                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2856                 }
2857         }
2858
2859         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2860         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2861 }
2862
2863
2864 /*
2865  * Register hstate attributes for a single node device.
2866  * No-op if attributes already registered.
2867  */
2868 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2869 {
2870         struct hstate *h;
2871         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2872         int err;
2873
2874         if (nhs->hugepages_kobj)
2875                 return;         /* already allocated */
2876
2877         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2878                                                         &node->dev.kobj);
2879         if (!nhs->hugepages_kobj)
2880                 return;
2881
2882         for_each_hstate(h) {
2883                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2884                                                 nhs->hstate_kobjs,
2885                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2886                 if (err) {
2887                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2888                                 h->name, node->dev.id);
2889                         hugetlb_unregister_node(node);
2890                         break;
2891                 }
2892         }
2893 }
2894
2895 /*
2896  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2897  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2898  * registered their associated device by this time.
2899  */
2900 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2901 {
2902         int nid;
2903
2904         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2905                 struct node *node = node_devices[nid];
2906                 if (node->dev.id == nid)
2907                         hugetlb_register_node(node);
2908         }
2909
2910         /*
2911          * Let the node device driver know we're here so it can
2912          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2913          */
2914         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2915                                      hugetlb_unregister_node);
2916 }
2917 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2918
2919 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2920 {
2921         BUG();
2922         if (nidp)
2923                 *nidp = -1;
2924         return NULL;
2925 }
2926
2927 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2928
2929 #endif
2930
2931 static int __init hugetlb_init(void)
2932 {
2933         int i;
2934
2935         if (!hugepages_supported())
2936                 return 0;
2937
2938         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2939                 if (default_hstate_size != 0) {
2940                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
2941                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
2942                 }
2943
2944                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2945                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2946                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2947         }
2948         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2949         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2950                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2951                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2952         }
2953
2954         hugetlb_init_hstates();
2955         gather_bootmem_prealloc();
2956         report_hugepages();
2957
2958         hugetlb_sysfs_init();
2959         hugetlb_register_all_nodes();
2960         hugetlb_cgroup_file_init();
2961
2962 #ifdef CONFIG_SMP
2963         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2964 #else
2965         num_fault_mutexes = 1;
2966 #endif
2967         hugetlb_fault_mutex_table =
2968                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
2969                               GFP_KERNEL);
2970         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2971
2972         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2973                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2974         return 0;
2975 }
2976 subsys_initcall(hugetlb_init);
2977
2978 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2979 void __init hugetlb_bad_size(void)
2980 {
2981         parsed_valid_hugepagesz = false;
2982 }
2983
2984 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2985 {
2986         struct hstate *h;
2987         unsigned long i;
2988
2989         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2990                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2991                 return;
2992         }
2993         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2994         BUG_ON(order == 0);
2995         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2996         h->order = order;
2997         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2998         h->nr_huge_pages = 0;
2999         h->free_huge_pages = 0;
3000         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
3001                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
3002         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
3003         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
3004         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
3005         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
3006                                         huge_page_size(h)/1024);
3007
3008         parsed_hstate = h;
3009 }
3010
3011 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
3012 {
3013         unsigned long *mhp;
3014         static unsigned long *last_mhp;
3015
3016         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
3017                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
3018                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
3019                 parsed_valid_hugepagesz = true;
3020                 return 1;
3021         }
3022         /*
3023          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
3024          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
3025          */
3026         else if (!hugetlb_max_hstate)
3027                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
3028         else
3029                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
3030
3031         if (mhp == last_mhp) {
3032                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
3033                 return 1;
3034         }
3035
3036         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
3037                 *mhp = 0;
3038
3039         /*
3040          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
3041          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
3042          * use the bootmem allocator.
3043          */
3044         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
3045                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
3046
3047         last_mhp = mhp;
3048
3049         return 1;
3050 }
3051 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
3052
3053 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
3054 {
3055         default_hstate_size = memparse(s, &s);
3056         return 1;
3057 }
3058 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
3059
3060 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
3061 {
3062         int node;
3063         unsigned int nr = 0;
3064
3065         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
3066                 nr += array[node];
3067
3068         return nr;
3069 }
3070
3071 #ifdef CONFIG_SYSCTL
3072 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
3073                          struct ctl_table *table, int write,
3074                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3075 {
3076         struct hstate *h = &default_hstate;
3077         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
3078         int ret;
3079
3080         if (!hugepages_supported())
3081                 return -EOPNOTSUPP;
3082
3083         table->data = &tmp;
3084         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3085         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3086         if (ret)
3087                 goto out;
3088
3089         if (write)
3090                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
3091                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
3092 out:
3093         return ret;
3094 }
3095
3096 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3097                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3098 {
3099
3100         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3101                                                         buffer, length, ppos);
3102 }
3103
3104 #ifdef CONFIG_NUMA
3105 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3106                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3107 {
3108         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3109                                                         buffer, length, ppos);
3110 }
3111 #endif /* CONFIG_NUMA */
3112
3113 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3114                         void __user *buffer,
3115                         size_t *length, loff_t *ppos)
3116 {
3117         struct hstate *h = &default_hstate;
3118         unsigned long tmp;
3119         int ret;
3120
3121         if (!hugepages_supported())
3122                 return -EOPNOTSUPP;
3123
3124         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3125
3126         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3127                 return -EINVAL;
3128
3129         table->data = &tmp;
3130         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3131         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3132         if (ret)
3133                 goto out;
3134
3135         if (write) {
3136                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3137                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3138                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3139         }
3140 out:
3141         return ret;
3142 }
3143
3144 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3145
3146 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3147 {
3148         struct hstate *h;
3149         unsigned long total = 0;
3150
3151         if (!hugepages_supported())
3152                 return;
3153
3154         for_each_hstate(h) {
3155                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3156
3157                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3158
3159                 if (h == &default_hstate)
3160                         seq_printf(m,
3161                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3162                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3163                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3164                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3165                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3166                                    count,
3167                                    h->free_huge_pages,
3168                                    h->resv_huge_pages,
3169                                    h->surplus_huge_pages,
3170                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3171         }
3172
3173         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3174 }
3175
3176 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3177 {
3178         struct hstate *h = &default_hstate;
3179         if (!hugepages_supported())
3180                 return 0;
3181         return sprintf(buf,
3182                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3183                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3184                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3185                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3186                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3187                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3188 }
3189
3190 void hugetlb_show_meminfo(void)
3191 {
3192         struct hstate *h;
3193         int nid;
3194
3195         if (!hugepages_supported())
3196                 return;
3197
3198         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3199                 for_each_hstate(h)
3200                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3201                                 nid,
3202                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3203                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3204                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3205                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3206 }
3207
3208 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3209 {
3210         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3211                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3212 }
3213
3214 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3215 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3216 {
3217         struct hstate *h;
3218         unsigned long nr_total_pages = 0;
3219
3220         for_each_hstate(h)
3221                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3222         return nr_total_pages;
3223 }
3224
3225 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3226 {
3227         int ret = -ENOMEM;
3228
3229         spin_lock(&hugetlb_lock);
3230         /*
3231          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3232          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3233          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3234          * the reservation is not checked against page availability for the
3235          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3236          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3237          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3238          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3239          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3240          *
3241          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3242          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3243          * we fall back to check against current free page availability as
3244          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3245          * semantics that cpuset has.
3246          */
3247         if (delta > 0) {
3248                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3249                         goto out;
3250
3251                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3252                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3253                         goto out;
3254                 }
3255         }
3256
3257         ret = 0;
3258         if (delta < 0)
3259                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3260
3261 out:
3262         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3263         return ret;
3264 }
3265
3266 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3267 {
3268         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3269
3270         /*
3271          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3272          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3273          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3274          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3275          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3276          * new reference here without additional locking.
3277          */
3278         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3279                 kref_get(&resv->refs);
3280 }
3281
3282 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3283 {
3284         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3285         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3286         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3287         unsigned long reserve, start, end;
3288         long gbl_reserve;
3289
3290         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3291                 return;
3292
3293         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3294         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3295
3296         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3297
3298         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3299
3300         if (reserve) {
3301                 /*
3302                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3303                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3304                  */
3305                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3306                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3307         }
3308 }
3309
3310 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3311 {
3312         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3313                 return -EINVAL;
3314         return 0;
3315 }
3316
3317 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3318 {
3319         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3320
3321         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3322 }
3323
3324 /*
3325  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3326  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3327  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3328  * this far.
3329  */
3330 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3331 {
3332         BUG();
3333         return 0;
3334 }
3335
3336 /*
3337  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3338  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3339  * This is because under System V memory model, mappings created via
3340  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3341  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3342  */
3343 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3344         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3345         .open = hugetlb_vm_op_open,
3346         .close = hugetlb_vm_op_close,
3347         .split = hugetlb_vm_op_split,
3348         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3349 };
3350
3351 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3352                                 int writable)
3353 {
3354         pte_t entry;
3355
3356         if (writable) {
3357                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3358                                          vma->vm_page_prot)));
3359         } else {
3360                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3361                                            vma->vm_page_prot));
3362         }
3363         entry = pte_mkyoung(entry);
3364         entry = pte_mkhuge(entry);
3365         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3366
3367         return entry;
3368 }
3369
3370 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3371                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3372 {
3373         pte_t entry;
3374
3375         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3376         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3377                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3378 }
3379
3380 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3381 {
3382         swp_entry_t swp;
3383
3384         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3385                 return false;
3386         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3387         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3388                 return true;
3389         else
3390                 return false;
3391 }
3392
3393 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3394 {
3395         swp_entry_t swp;
3396
3397         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3398                 return 0;
3399         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3400         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3401                 return 1;
3402         else
3403                 return 0;
3404 }
3405
3406 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3407                             struct vm_area_struct *vma)
3408 {
3409         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3410         struct page *ptepage;
3411         unsigned long addr;
3412         int cow;
3413         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3414         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3415         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3416         struct mmu_notifier_range range;
3417         int ret = 0;
3418
3419         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3420
3421         if (cow) {
3422                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3423                                         vma->vm_start,
3424                                         vma->vm_end);
3425                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3426         } else {
3427                 /*
3428                  * For shared mappings i_mmap_rwsem must be held to call
3429                  * huge_pte_alloc, otherwise the returned ptep could go
3430                  * away if part of a shared pmd and another thread calls
3431                  * huge_pmd_unshare.
3432                  */
3433                 i_mmap_lock_read(mapping);
3434         }
3435
3436         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3437                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3438                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3439                 if (!src_pte)
3440                         continue;
3441                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3442                 if (!dst_pte) {
3443                         ret = -ENOMEM;
3444                         break;
3445                 }
3446
3447                 /*
3448                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3449                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3450                  *
3451                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3452                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3453                  * Check here before taking page table lock, and once again
3454                  * after taking the lock below.
3455                  */
3456                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3457                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3458                         continue;
3459
3460                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3461                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3462                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3463                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3464                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3465                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3466                         /*
3467                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3468                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3469                          * sharing with another vma.
3470                          */
3471                         ;
3472                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3473                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3474                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3475
3476                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3477                                 /*
3478                                  * COW mappings require pages in both
3479                                  * parent and child to be set to read.
3480                                  */
3481                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3482                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3483                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3484                                                      entry, sz);
3485                         }
3486                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3487                 } else {
3488                         if (cow) {
3489                                 /*
3490                                  * No need to notify as we are downgrading page
3491                                  * table protection not changing it to point
3492                                  * to a new page.
3493                                  *
3494                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3495                                  */
3496                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3497                         }
3498                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3499                         ptepage = pte_page(entry);
3500                         get_page(ptepage);
3501                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3502                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3503                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3504                 }
3505                 spin_unlock(src_ptl);
3506                 spin_unlock(dst_ptl);
3507         }
3508
3509         if (cow)
3510                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3511         else
3512                 i_mmap_unlock_read(mapping);
3513
3514         return ret;
3515 }
3516
3517 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3518                             unsigned long start, unsigned long end,
3519                             struct page *ref_page)
3520 {
3521         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3522         unsigned long address;
3523         pte_t *ptep;
3524         pte_t pte;
3525         spinlock_t *ptl;
3526         struct page *page;
3527         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3528         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3529         struct mmu_notifier_range range;
3530
3531         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3532         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3533         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3534
3535         /*
3536          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3537          * to huge page.
3538          */
3539         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3540         tlb_start_vma(tlb, vma);
3541
3542         /*
3543          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3544          */
3545         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3546                                 end);
3547         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3548         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3549         address = start;
3550         for (; address < end; address += sz) {
3551                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3552                 if (!ptep)
3553                         continue;
3554
3555                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3556                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3557                         spin_unlock(ptl);
3558                         /*
3559                          * We just unmapped a page of PMDs by clearing a PUD.
3560                          * The caller's TLB flush range should cover this area.
3561                          */
3562                         continue;
3563                 }
3564
3565                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3566                 if (huge_pte_none(pte)) {
3567                         spin_unlock(ptl);
3568                         continue;
3569                 }
3570
3571                 /*
3572                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3573                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3574                  */
3575                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3576                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3577                         spin_unlock(ptl);
3578                         continue;
3579                 }
3580
3581                 page = pte_page(pte);
3582                 /*
3583                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3584                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3585                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3586                  */
3587                 if (ref_page) {
3588                         if (page != ref_page) {
3589                                 spin_unlock(ptl);
3590                                 continue;
3591                         }
3592                         /*
3593                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3594                          * future faults in this VMA will fail rather than
3595                          * looking like data was lost
3596                          */
3597                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3598                 }
3599
3600                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3601                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3602                 if (huge_pte_dirty(pte))
3603                         set_page_dirty(page);
3604
3605                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3606                 page_remove_rmap(page, true);
3607
3608                 spin_unlock(ptl);
3609                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3610                 /*
3611                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3612                  */
3613                 if (ref_page)
3614                         break;
3615         }
3616         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3617         tlb_end_vma(tlb, vma);
3618 }
3619
3620 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3621                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3622                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3623 {
3624         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3625
3626         /*
3627          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3628          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3629          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3630          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3631          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3632          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3633          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3634          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3635          */
3636         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3637 }
3638
3639 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3640                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3641 {
3642         struct mm_struct *mm;
3643         struct mmu_gather tlb;
3644         unsigned long tlb_start = start;
3645         unsigned long tlb_end = end;
3646
3647         /*
3648          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3649          * start/end for worst case tlb flushing.
3650          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3651          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3652          * the largest possible range.
3653          */
3654         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3655
3656         mm = vma->vm_mm;
3657
3658         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3659         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3660         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3661 }
3662
3663 /*
3664  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3665  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3666  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3667  * same region.
3668  */
3669 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3670                               struct page *page, unsigned long address)
3671 {
3672         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3673         struct vm_area_struct *iter_vma;
3674         struct address_space *mapping;
3675         pgoff_t pgoff;
3676
3677         /*
3678          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3679          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3680          */
3681         address = address & huge_page_mask(h);
3682         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3683                         vma->vm_pgoff;
3684         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3685
3686         /*
3687          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3688          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3689          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3690          */
3691         i_mmap_lock_write(mapping);
3692         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3693                 /* Do not unmap the current VMA */
3694                 if (iter_vma == vma)
3695                         continue;
3696
3697                 /*
3698                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3699                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3700                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3701                  */
3702                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3703                         continue;
3704
3705                 /*
3706                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3707                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3708                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3709                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3710                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3711                  */
3712                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3713                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3714                                              address + huge_page_size(h), page);
3715         }
3716         i_mmap_unlock_write(mapping);
3717 }
3718
3719 /*
3720  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3721  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3722  * cannot race with other handlers or page migration.
3723  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3724  */
3725 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3726                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3727                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3728 {
3729         pte_t pte;
3730         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3731         struct page *old_page, *new_page;
3732         int outside_reserve = 0;
3733         vm_fault_t ret = 0;
3734         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3735         struct mmu_notifier_range range;
3736
3737         pte = huge_ptep_get(ptep);
3738         old_page = pte_page(pte);
3739
3740 retry_avoidcopy:
3741         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3742          * and just make the page writable */
3743         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3744                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3745                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3746                 return 0;
3747         }
3748
3749         /*
3750          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3751          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3752          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3753          * page is used to determine if the reserve at this address was
3754          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3755          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3756          * of the full address range.
3757          */
3758         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3759                         old_page != pagecache_page)
3760                 outside_reserve = 1;
3761
3762         get_page(old_page);
3763
3764         /*
3765          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3766          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3767          */
3768         spin_unlock(ptl);
3769         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3770
3771         if (IS_ERR(new_page)) {
3772                 /*
3773                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3774                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3775                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3776                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3777                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3778                  */
3779                 if (outside_reserve) {
3780                         put_page(old_page);
3781                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3782                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3783                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3784                         spin_lock(ptl);
3785                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3786                         if (likely(ptep &&
3787                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3788                                 goto retry_avoidcopy;
3789                         /*
3790                          * race occurs while re-acquiring page table
3791                          * lock, and our job is done.
3792                          */
3793                         return 0;
3794                 }
3795
3796                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3797                 goto out_release_old;
3798         }
3799
3800         /*
3801          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3802          * anon_vma prepared.
3803          */
3804         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3805                 ret = VM_FAULT_OOM;
3806                 goto out_release_all;
3807         }
3808
3809         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3810                             pages_per_huge_page(h));
3811         __SetPageUptodate(new_page);
3812
3813         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3814                                 haddr + huge_page_size(h));
3815         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3816
3817         /*
3818          * Retake the page table lock to check for racing updates
3819          * before the page tables are altered
3820          */
3821         spin_lock(ptl);
3822         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3823         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3824                 ClearPagePrivate(new_page);
3825
3826                 /* Break COW */
3827                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3828                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3829                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3830                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3831                 page_remove_rmap(old_page, true);
3832                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3833                 set_page_huge_active(new_page);
3834                 /* Make the old page be freed below */
3835                 new_page = old_page;
3836         }
3837         spin_unlock(ptl);
3838         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3839 out_release_all:
3840         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3841         put_page(new_page);
3842 out_release_old:
3843         put_page(old_page);
3844
3845         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3846         return ret;
3847 }
3848
3849 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3850 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3851                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3852 {
3853         struct address_space *mapping;
3854         pgoff_t idx;
3855
3856         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3857         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3858
3859         return find_lock_page(mapping, idx);
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3864  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3865  */
3866 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3867                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3868 {
3869         struct address_space *mapping;
3870         pgoff_t idx;
3871         struct page *page;
3872
3873         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3874         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3875
3876         page = find_get_page(mapping, idx);
3877         if (page)
3878                 put_page(page);
3879         return page != NULL;
3880 }
3881
3882 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3883                            pgoff_t idx)
3884 {
3885         struct inode *inode = mapping->host;
3886         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3887         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3888
3889         if (err)
3890                 return err;
3891         ClearPagePrivate(page);
3892
3893         /*
3894          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3895          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3896          */
3897         set_page_dirty(page);
3898
3899         spin_lock(&inode->i_lock);
3900         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3901         spin_unlock(&inode->i_lock);
3902         return 0;
3903 }
3904
3905 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3906                         struct vm_area_struct *vma,
3907                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3908                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3909 {
3910         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3911         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3912         int anon_rmap = 0;
3913         unsigned long size;
3914         struct page *page;
3915         pte_t new_pte;
3916         spinlock_t *ptl;
3917         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3918         bool new_page = false;
3919
3920         /*
3921          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3922          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3923          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3924          */
3925         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3926                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3927                            current->pid);
3928                 return ret;
3929         }
3930
3931         /*
3932          * Use page lock to guard against racing truncation
3933          * before we get page_table_lock.
3934          */
3935 retry:
3936         page = find_lock_page(mapping, idx);
3937         if (!page) {
3938                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3939                 if (idx >= size)
3940                         goto out;
3941
3942                 /*
3943                  * Check for page in userfault range
3944                  */
3945                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
3946                         u32 hash;
3947                         struct vm_fault vmf = {
3948                                 .vma = vma,
3949                                 .address = haddr,
3950                                 .flags = flags,
3951                                 /*
3952                                  * Hard to debug if it ends up being
3953                                  * used by a callee that assumes
3954                                  * something about the other
3955                                  * uninitialized fields... same as in
3956                                  * memory.c
3957                                  */
3958                         };
3959
3960                         /*
3961                          * hugetlb_fault_mutex and i_mmap_rwsem must be
3962                          * dropped before handling userfault.  Reacquire
3963                          * after handling fault to make calling code simpler.
3964                          */
3965                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
3966                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3967                         i_mmap_unlock_read(mapping);
3968                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
3969                         i_mmap_lock_read(mapping);
3970                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3971                         goto out;
3972                 }
3973
3974                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
3975                 if (IS_ERR(page)) {
3976                         /*
3977                          * Returning error will result in faulting task being
3978                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
3979                          * tasks from racing to fault in the same page which
3980                          * could result in false unable to allocate errors.
3981                          * Page migration does not take the fault mutex, but
3982                          * does a clear then write of pte's under page table
3983                          * lock.  Page fault code could race with migration,
3984                          * notice the clear pte and try to allocate a page
3985                          * here.  Before returning error, get ptl and make
3986                          * sure there really is no pte entry.
3987                          */
3988                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3989                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
3990                                 ret = 0;
3991                                 spin_unlock(ptl);
3992                                 goto out;
3993                         }
3994                         spin_unlock(ptl);
3995                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
3996                         goto out;
3997                 }
3998                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3999                 __SetPageUptodate(page);
4000                 new_page = true;
4001
4002                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4003                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4004                         if (err) {
4005                                 put_page(page);
4006                                 if (err == -EEXIST)
4007                                         goto retry;
4008                                 goto out;
4009                         }
4010                 } else {
4011                         lock_page(page);
4012                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
4013                                 ret = VM_FAULT_OOM;
4014                                 goto backout_unlocked;
4015                         }
4016                         anon_rmap = 1;
4017                 }
4018         } else {
4019                 /*
4020                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
4021                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
4022                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
4023                  */
4024                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
4025                         ret = VM_FAULT_HWPOISON |
4026                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4027                         goto backout_unlocked;
4028                 }
4029         }
4030
4031         /*
4032          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
4033          * pending reservations for this page now. This will ensure that
4034          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
4035          * the spinlock.
4036          */
4037         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4038                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4039                         ret = VM_FAULT_OOM;
4040                         goto backout_unlocked;
4041                 }
4042                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4043                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4044         }
4045
4046         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4047         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4048         if (idx >= size)
4049                 goto backout;
4050
4051         ret = 0;
4052         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
4053                 goto backout;
4054
4055         if (anon_rmap) {
4056                 ClearPagePrivate(page);
4057                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
4058         } else
4059                 page_dup_rmap(page, true);
4060         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
4061                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
4062         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
4063
4064         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
4065         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4066                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
4067                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
4068         }
4069
4070         spin_unlock(ptl);
4071
4072         /*
4073          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
4074          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
4075          * isolated for migration.
4076          */
4077         if (new_page)
4078                 set_page_huge_active(page);
4079
4080         unlock_page(page);
4081 out:
4082         return ret;
4083
4084 backout:
4085         spin_unlock(ptl);
4086 backout_unlocked:
4087         unlock_page(page);
4088         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
4089         put_page(page);
4090         goto out;
4091 }
4092
4093 #ifdef CONFIG_SMP
4094 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
4095 {
4096         unsigned long key[2];
4097         u32 hash;
4098
4099         key[0] = (unsigned long) mapping;
4100         key[1] = idx;
4101
4102         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/(sizeof(u32)), 0);
4103
4104         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
4105 }
4106 #else
4107 /*
4108  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
4109  * return 0 and avoid the hashing overhead.
4110  */
4111 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
4112 {
4113         return 0;
4114 }
4115 #endif
4116
4117 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4118                         unsigned long address, unsigned int flags)
4119 {
4120         pte_t *ptep, entry;
4121         spinlock_t *ptl;
4122         vm_fault_t ret;
4123         u32 hash;
4124         pgoff_t idx;
4125         struct page *page = NULL;
4126         struct page *pagecache_page = NULL;
4127         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4128         struct address_space *mapping;
4129         int need_wait_lock = 0;
4130         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4131
4132         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4133         if (ptep) {
4134                 /*
4135                  * Since we hold no locks, ptep could be stale.  That is
4136                  * OK as we are only making decisions based on content and
4137                  * not actually modifying content here.
4138                  */
4139                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4140                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4141                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4142                         return 0;
4143                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4144                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4145                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4146         } else {
4147                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4148                 if (!ptep)
4149                         return VM_FAULT_OOM;
4150         }
4151
4152         /*
4153          * Acquire i_mmap_rwsem before calling huge_pte_alloc and hold
4154          * until finished with ptep.  This prevents huge_pmd_unshare from
4155          * being called elsewhere and making the ptep no longer valid.
4156          *
4157          * ptep could have already be assigned via huge_pte_offset.  That
4158          * is OK, as huge_pte_alloc will return the same value unless
4159          * something has changed.
4160          */
4161         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4162         i_mmap_lock_read(mapping);
4163         ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4164         if (!ptep) {
4165                 i_mmap_unlock_read(mapping);
4166                 return VM_FAULT_OOM;
4167         }
4168
4169         /*
4170          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4171          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4172          * the same page in the page cache.
4173          */
4174         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4175         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
4176         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4177
4178         entry = huge_ptep_get(ptep);
4179         if (huge_pte_none(entry)) {
4180                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4181                 goto out_mutex;
4182         }
4183
4184         ret = 0;
4185
4186         /*
4187          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4188          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4189          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4190          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4191          * handle it.
4192          */
4193         if (!pte_present(entry))
4194                 goto out_mutex;
4195
4196         /*
4197          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4198          * reservations for this page now. This will ensure that any
4199          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4200          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4201          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4202          * consumed.
4203          */
4204         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4205                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4206                         ret = VM_FAULT_OOM;
4207                         goto out_mutex;
4208                 }
4209                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4210                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4211
4212                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4213                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4214                                                                 vma, haddr);
4215         }
4216
4217         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4218
4219         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4220         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4221                 goto out_ptl;
4222
4223         /*
4224          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4225          * pagecache_page, so here we need take the former one
4226          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4227          */
4228         page = pte_page(entry);
4229         if (page != pagecache_page)
4230                 if (!trylock_page(page)) {
4231                         need_wait_lock = 1;
4232                         goto out_ptl;
4233                 }
4234
4235         get_page(page);
4236
4237         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4238                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4239                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4240                                           pagecache_page, ptl);
4241                         goto out_put_page;
4242                 }
4243                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4244         }
4245         entry = pte_mkyoung(entry);
4246         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4247                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4248                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4249 out_put_page:
4250         if (page != pagecache_page)
4251                 unlock_page(page);
4252         put_page(page);
4253 out_ptl:
4254         spin_unlock(ptl);
4255
4256         if (pagecache_page) {
4257                 unlock_page(pagecache_page);
4258                 put_page(pagecache_page);
4259         }
4260 out_mutex:
4261         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4262         i_mmap_unlock_read(mapping);
4263         /*
4264          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4265          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4266          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4267          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4268          * here without taking refcount.
4269          */
4270         if (need_wait_lock)
4271                 wait_on_page_locked(page);
4272         return ret;
4273 }
4274
4275 /*
4276  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4277  * modifications for huge pages.
4278  */
4279 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4280                             pte_t *dst_pte,
4281                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4282                             unsigned long dst_addr,
4283                             unsigned long src_addr,
4284                             struct page **pagep)
4285 {
4286         struct address_space *mapping;
4287         pgoff_t idx;
4288         unsigned long size;
4289         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4290         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4291         pte_t _dst_pte;
4292         spinlock_t *ptl;
4293         int ret;
4294         struct page *page;
4295
4296         if (!*pagep) {
4297                 ret = -ENOMEM;
4298                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4299                 if (IS_ERR(page))
4300                         goto out;
4301
4302                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4303                                                 (const void __user *) src_addr,
4304                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4305
4306                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4307                 if (unlikely(ret)) {
4308                         ret = -ENOENT;
4309                         *pagep = page;
4310                         /* don't free the page */
4311                         goto out;
4312                 }
4313         } else {
4314                 page = *pagep;
4315                 *pagep = NULL;
4316         }
4317
4318         /*
4319          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4320          * preceding stores to the page contents become visible before
4321          * the set_pte_at() write.
4322          */
4323         __SetPageUptodate(page);
4324
4325         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4326         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4327
4328         /*
4329          * If shared, add to page cache
4330          */
4331         if (vm_shared) {
4332                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4333                 ret = -EFAULT;
4334                 if (idx >= size)
4335                         goto out_release_nounlock;
4336
4337                 /*
4338                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4339                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4340                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4341                  * the caller.
4342                  */
4343                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4344                 if (ret)
4345                         goto out_release_nounlock;
4346         }
4347
4348         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4349         spin_lock(ptl);
4350
4351         /*
4352          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4353          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4354          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4355          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4356          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4357          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4358          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4359          */
4360         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4361         ret = -EFAULT;
4362         if (idx >= size)
4363                 goto out_release_unlock;
4364
4365         ret = -EEXIST;
4366         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4367                 goto out_release_unlock;
4368
4369         if (vm_shared) {
4370                 page_dup_rmap(page, true);
4371         } else {
4372                 ClearPagePrivate(page);
4373                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4374         }
4375
4376         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4377         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4378                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4379         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4380
4381         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4382
4383         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4384                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4385         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4386
4387         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4388         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4389
4390         spin_unlock(ptl);
4391         set_page_huge_active(page);
4392         if (vm_shared)
4393                 unlock_page(page);
4394         ret = 0;
4395 out:
4396         return ret;
4397 out_release_unlock:
4398         spin_unlock(ptl);
4399         if (vm_shared)
4400                 unlock_page(page);
4401 out_release_nounlock:
4402         put_page(page);
4403         goto out;
4404 }
4405
4406 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4407                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4408                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4409                          long i, unsigned int flags, int *locked)
4410 {
4411         unsigned long pfn_offset;
4412         unsigned long vaddr = *position;
4413         unsigned long remainder = *nr_pages;
4414         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4415         int err = -EFAULT;
4416
4417         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4418                 pte_t *pte;
4419                 spinlock_t *ptl = NULL;
4420                 int absent;
4421                 struct page *page;
4422
4423                 /*
4424                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4425                  * potentially allocating memory.
4426                  */
4427                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4428                         remainder = 0;
4429                         break;
4430                 }
4431
4432                 /*
4433                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4434                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4435                  * first, for the page indexing below to work.
4436                  *
4437                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4438                  */
4439                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4440                                       huge_page_size(h));
4441                 if (pte)
4442                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4443                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4444
4445                 /*
4446                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4447                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4448                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4449                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4450                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4451                  */
4452                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4453                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4454                         if (pte)
4455                                 spin_unlock(ptl);
4456                         remainder = 0;
4457                         break;
4458                 }
4459
4460                 /*
4461                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4462                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4463                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4464                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4465                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4466                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4467                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4468                  * directly from any kind of swap entries.
4469                  */
4470                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4471                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4472                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4473                         vm_fault_t ret;
4474                         unsigned int fault_flags = 0;
4475
4476                         if (pte)
4477                                 spin_unlock(ptl);
4478                         if (flags & FOLL_WRITE)
4479                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4480                         if (locked)
4481                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4482                                         FAULT_FLAG_KILLABLE;
4483                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4484                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4485                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4486                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4487                                 /*
4488                                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
4489                                  * FAULT_FLAG_TRIED can co-exist
4490                                  */
4491                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4492                         }
4493                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4494                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4495                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4496                                 remainder = 0;
4497                                 break;
4498                         }
4499                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4500                                 if (locked &&
4501                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4502                                         *locked = 0;
4503                                 *nr_pages = 0;
4504                                 /*
4505                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4506                                  * error, it will return zero
4507                                  * instead.
4508                                  *
4509                                  * No need to update "position" as the
4510                                  * caller will not check it after
4511                                  * *nr_pages is set to 0.
4512                                  */
4513                                 return i;
4514                         }
4515                         continue;
4516                 }
4517
4518                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4519                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4520
4521                 /*
4522                  * If subpage information not requested, update counters
4523                  * and skip the same_page loop below.
4524                  */
4525                 if (!pages && !vmas && !pfn_offset &&
4526                     (vaddr + huge_page_size(h) < vma->vm_end) &&
4527                     (remainder >= pages_per_huge_page(h))) {
4528                         vaddr += huge_page_size(h);
4529                         remainder -= pages_per_huge_page(h);
4530                         i += pages_per_huge_page(h);
4531                         spin_unlock(ptl);
4532                         continue;
4533                 }
4534
4535 same_page:
4536                 if (pages) {
4537                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4538                         /*
4539                          * try_grab_page() should always succeed here, because:
4540                          * a) we hold the ptl lock, and b) we've just checked
4541                          * that the huge page is present in the page tables. If
4542                          * the huge page is present, then the tail pages must
4543                          * also be present. The ptl prevents the head page and
4544                          * tail pages from being rearranged in any way. So this
4545                          * page must be available at this point, unless the page
4546                          * refcount overflowed:
4547                          */
4548                         if (WARN_ON_ONCE(!try_grab_page(pages[i], flags))) {
4549                                 spin_unlock(ptl);
4550                                 remainder = 0;
4551                                 err = -ENOMEM;
4552                                 break;
4553                         }
4554                 }
4555
4556                 if (vmas)
4557                         vmas[i] = vma;
4558
4559                 vaddr += PAGE_SIZE;
4560                 ++pfn_offset;
4561                 --remainder;
4562                 ++i;
4563                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4564                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4565                         /*
4566                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4567                          * of this compound page.
4568                          */
4569                         goto same_page;
4570                 }
4571                 spin_unlock(ptl);
4572         }
4573         *nr_pages = remainder;
4574         /*
4575          * setting position is actually required only if remainder is
4576          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4577          * branch.
4578          */
4579         *position = vaddr;
4580
4581         return i ? i : err;
4582 }
4583
4584 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4585 /*
4586  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4587  * implement this.
4588  */
4589 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4590 #endif
4591
4592 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4593                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4594 {
4595         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4596         unsigned long start = address;
4597         pte_t *ptep;
4598         pte_t pte;
4599         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4600         unsigned long pages = 0;
4601         bool shared_pmd = false;
4602         struct mmu_notifier_range range;
4603
4604         /*
4605          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4606          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4607          * range if PMD sharing is possible.
4608          */
4609         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4610                                 0, vma, mm, start, end);
4611         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4612
4613         BUG_ON(address >= end);
4614         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4615
4616         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4617         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4618         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4619                 spinlock_t *ptl;
4620                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4621                 if (!ptep)
4622                         continue;
4623                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4624                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4625                         pages++;
4626                         spin_unlock(ptl);
4627                         shared_pmd = true;
4628                         continue;
4629                 }
4630                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4631                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4632                         spin_unlock(ptl);
4633                         continue;
4634                 }
4635                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4636                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4637
4638                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4639                                 pte_t newpte;
4640
4641                                 make_migration_entry_read(&entry);
4642                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4643                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4644                                                      newpte, huge_page_size(h));
4645                                 pages++;
4646                         }
4647                         spin_unlock(ptl);
4648                         continue;
4649                 }
4650                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4651                         pte_t old_pte;
4652
4653                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4654                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4655                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4656                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4657                         pages++;
4658                 }
4659                 spin_unlock(ptl);
4660         }
4661         /*
4662          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4663          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4664          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4665          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4666          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4667          */
4668         if (shared_pmd)
4669                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4670         else
4671                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4672         /*
4673          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4674          * page table protection not changing it to point to a new page.
4675          *
4676          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4677          */
4678         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4679         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4680
4681         return pages << h->order;
4682 }
4683
4684 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4685                                         long from, long to,
4686                                         struct vm_area_struct *vma,
4687                                         vm_flags_t vm_flags)
4688 {
4689         long ret, chg;
4690         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4691         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4692         struct resv_map *resv_map;
4693         long gbl_reserve;
4694
4695         /* This should never happen */
4696         if (from > to) {
4697                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4698                 return -EINVAL;
4699         }
4700
4701         /*
4702          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4703          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4704          * without using reserves
4705          */
4706         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4707                 return 0;
4708
4709         /*
4710          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4711          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4712          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4713          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4714          */
4715         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4716                 /*
4717                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4718                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4719                  * hugetlbfs_get_inode).
4720                  */
4721                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4722
4723                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4724
4725         } else {
4726                 resv_map = resv_map_alloc();
4727                 if (!resv_map)
4728                         return -ENOMEM;
4729
4730                 chg = to - from;
4731
4732                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4733                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4734         }
4735
4736         if (chg < 0) {
4737                 ret = chg;
4738                 goto out_err;
4739         }
4740
4741         /*
4742          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4743          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4744          * reservations already in place (gbl_reserve).
4745          */
4746         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4747         if (gbl_reserve < 0) {
4748                 ret = -ENOSPC;
4749                 goto out_err;
4750         }
4751
4752         /*
4753          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4754          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4755          */
4756         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4757         if (ret < 0) {
4758                 /* put back original number of pages, chg */
4759                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4760                 goto out_err;
4761         }
4762
4763         /*
4764          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4765          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4766          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4767          * the reservation was and the page cache tells how much of
4768          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4769          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4770          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4771          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4772          * else has to be done for private mappings here
4773          */
4774         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4775                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4776
4777                 if (unlikely(chg > add)) {
4778                         /*
4779                          * pages in this range were added to the reserve
4780                          * map between region_chg and region_add.  This
4781                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4782                          * the subpool and reserve counts modified above
4783                          * based on the difference.
4784                          */
4785                         long rsv_adjust;
4786
4787                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4788                                                                 chg - add);
4789                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4790                 }
4791         }
4792         return 0;
4793 out_err:
4794         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4795                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4796                 if (chg >= 0)
4797                         region_abort(resv_map, from, to);
4798         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4799                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4800         return ret;
4801 }
4802
4803 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4804                                                                 long freed)
4805 {
4806         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4807         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4808         long chg = 0;
4809         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4810         long gbl_reserve;
4811
4812         /*
4813          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4814          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4815          */
4816         if (resv_map) {
4817                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4818                 /*
4819                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4820                  * must be split and another region descriptor can not be
4821                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4822                  */
4823                 if (chg < 0)
4824                         return chg;
4825         }
4826
4827         spin_lock(&inode->i_lock);
4828         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4829         spin_unlock(&inode->i_lock);
4830
4831         /*
4832          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4833          * reservations to be released may be adjusted.
4834          */
4835         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4836         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4837
4838         return 0;
4839 }
4840
4841 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4842 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4843                                 struct vm_area_struct *vma,
4844                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4845 {
4846         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4847                                 svma->vm_start;
4848         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4849         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4850
4851         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4852         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4853         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4854
4855         /*
4856          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4857          * page table page.
4858          */
4859         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4860             vm_flags != svm_flags ||
4861             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4862                 return 0;
4863
4864         return saddr;
4865 }
4866
4867 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4868 {
4869         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4870         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4871
4872         /*
4873          * check on proper vm_flags and page table alignment
4874          */
4875         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4876                 return true;
4877         return false;
4878 }
4879
4880 /*
4881  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4882  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4883  * shared pmd mappings.
4884  */
4885 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4886                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4887 {
4888         unsigned long check_addr = *start;
4889
4890         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4891                 return;
4892
4893         for (check_addr = *start; check_addr < *end; check_addr += PUD_SIZE) {
4894                 unsigned long a_start = check_addr & PUD_MASK;
4895                 unsigned long a_end = a_start + PUD_SIZE;
4896
4897                 /*
4898                  * If sharing is possible, adjust start/end if necessary.
4899                  */
4900                 if (range_in_vma(vma, a_start, a_end)) {
4901                         if (a_start < *start)
4902                                 *start = a_start;
4903                         if (a_end > *end)
4904                                 *end = a_end;
4905                 }
4906         }
4907 }
4908
4909 /*
4910  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4911  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4912  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4913  * code much cleaner.
4914  *
4915  * This routine must be called with i_mmap_rwsem held in at least read mode.
4916  * For hugetlbfs, this prevents removal of any page table entries associated
4917  * with the address space.  This is important as we are setting up sharing
4918  * based on existing page table entries (mappings).
4919  */
4920 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4921 {
4922         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4923         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4924         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4925                         vma->vm_pgoff;
4926         struct vm_area_struct *svma;
4927         unsigned long saddr;
4928         pte_t *spte = NULL;
4929         pte_t *pte;
4930         spinlock_t *ptl;
4931
4932         if (!vma_shareable(vma, addr))
4933                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4934
4935         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4936                 if (svma == vma)
4937                         continue;
4938
4939                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4940                 if (saddr) {
4941                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4942                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4943                         if (spte) {
4944                                 get_page(virt_to_page(spte));
4945                                 break;
4946                         }
4947                 }
4948         }
4949
4950         if (!spte)
4951                 goto out;
4952
4953         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4954         if (pud_none(*pud)) {
4955                 pud_populate(mm, pud,
4956                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4957                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4958         } else {
4959                 put_page(virt_to_page(spte));
4960         }
4961         spin_unlock(ptl);
4962 out:
4963         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4964         return pte;
4965 }
4966
4967 /*
4968  * unmap huge page backed by shared pte.
4969  *
4970  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4971  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4972  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4973  *
4974  * Called with page table lock held and i_mmap_rwsem held in write mode.
4975  *
4976  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4977  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4978  */
4979 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4980 {
4981         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4982         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
4983         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
4984
4985         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4986         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4987                 return 0;
4988
4989         pud_clear(pud);
4990         put_page(virt_to_page(ptep));
4991         mm_dec_nr_pmds(mm);
4992         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4993         return 1;
4994 }
4995 #define want_pmd_share()        (1)
4996 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4997 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4998 {
4999         return NULL;
5000 }
5001
5002 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
5003 {
5004         return 0;
5005 }
5006
5007 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
5008                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
5009 {
5010 }
5011 #define want_pmd_share()        (0)
5012 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
5013
5014 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
5015 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
5016                         unsigned long addr, unsigned long sz)
5017 {
5018         pgd_t *pgd;
5019         p4d_t *p4d;
5020         pud_t *pud;
5021         pte_t *pte = NULL;
5022
5023         pgd = pgd_offset(mm, addr);
5024         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
5025         if (!p4d)
5026                 return NULL;
5027         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
5028         if (pud) {
5029                 if (sz == PUD_SIZE) {
5030                         pte = (pte_t *)pud;
5031                 } else {
5032                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
5033                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
5034                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
5035                         else
5036                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
5037                 }
5038         }
5039         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
5040
5041         return pte;
5042 }
5043
5044 /*
5045  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
5046  * entry at address @addr
5047  *
5048  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
5049  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
5050  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
5051  * table.
5052  */
5053 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
5054                        unsigned long addr, unsigned long sz)
5055 {
5056         pgd_t *pgd;
5057         p4d_t *p4d;
5058         pud_t *pud;
5059         pmd_t *pmd;
5060
5061         pgd = pgd_offset(mm, addr);
5062         if (!pgd_present(*pgd))
5063                 return NULL;
5064         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
5065         if (!p4d_present(*p4d))
5066                 return NULL;
5067
5068         pud = pud_offset(p4d, addr);
5069         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
5070                 return NULL;
5071         /* hugepage or swap? */
5072         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
5073                 return (pte_t *)pud;
5074
5075         pmd = pmd_offset(pud, addr);
5076         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(*pmd))
5077                 return NULL;
5078         /* hugepage or swap? */
5079         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
5080                 return (pte_t *)pmd;
5081
5082         return NULL;
5083 }
5084
5085 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
5086
5087 /*
5088  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
5089  * behavior.
5090  */
5091 struct page * __weak
5092 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5093                               int write)
5094 {
5095         return ERR_PTR(-EINVAL);
5096 }
5097
5098 struct page * __weak
5099 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
5100                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
5101 {
5102         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
5103         return NULL;
5104 }
5105
5106 struct page * __weak
5107 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5108                 pmd_t *pmd, int flags)
5109 {
5110         struct page *page = NULL;
5111         spinlock_t *ptl;
5112         pte_t pte;
5113
5114         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
5115         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
5116                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
5117                 return NULL;
5118
5119 retry:
5120         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
5121         spin_lock(ptl);
5122         /*
5123          * make sure that the address range covered by this pmd is not
5124          * unmapped from other threads.
5125          */
5126         if (!pmd_huge(*pmd))
5127                 goto out;
5128         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
5129         if (pte_present(pte)) {
5130                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5131                 /*
5132                  * try_grab_page() should always succeed here, because: a) we
5133                  * hold the pmd (ptl) lock, and b) we've just checked that the
5134                  * huge pmd (head) page is present in the page tables. The ptl
5135                  * prevents the head page and tail pages from being rearranged
5136                  * in any way. So this page must be available at this point,
5137                  * unless the page refcount overflowed:
5138                  */
5139                 if (WARN_ON_ONCE(!try_grab_page(page, flags))) {
5140                         page = NULL;
5141                         goto out;
5142                 }
5143         } else {
5144                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
5145                         spin_unlock(ptl);
5146                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
5147                         goto retry;
5148                 }
5149                 /*
5150                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
5151                  * follow_page_mask().
5152                  */
5153         }
5154 out:
5155         spin_unlock(ptl);
5156         return page;
5157 }
5158
5159 struct page * __weak
5160 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5161                 pud_t *pud, int flags)
5162 {
5163         if (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))
5164                 return NULL;
5165
5166         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5167 }
5168
5169 struct page * __weak
5170 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
5171 {
5172         if (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))
5173                 return NULL;
5174
5175         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5176 }
5177
5178 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5179 {
5180         bool ret = true;
5181
5182         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5183         spin_lock(&hugetlb_lock);
5184         if (!page_huge_active(page) || !get_page_unless_zero(page)) {
5185                 ret = false;
5186                 goto unlock;
5187         }
5188         clear_page_huge_active(page);
5189         list_move_tail(&page->lru, list);
5190 unlock:
5191         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5192         return ret;
5193 }
5194
5195 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5196 {
5197         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5198         spin_lock(&hugetlb_lock);
5199         set_page_huge_active(page);
5200         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5201         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5202         put_page(page);
5203 }
5204
5205 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5206 {
5207         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5208
5209         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5210         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5211
5212         /*
5213          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5214          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5215          * be final while the old one will be freed so it takes over
5216          * the temporary status.
5217          *
5218          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5219          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5220          * the per-node's.
5221          */
5222         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5223                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5224                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5225
5226                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5227                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5228
5229                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5230                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5231                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5232                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5233                 }
5234                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5235         }
5236 }