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