112f15bb5907d1aad2988ef0205f803b4570b1fb
[platform/kernel/linux-starfive.git] / include / linux / pagemap.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_PAGEMAP_H
3 #define _LINUX_PAGEMAP_H
4
5 /*
6  * Copyright 1995 Linus Torvalds
7  */
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/list.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/compiler.h>
13 #include <linux/uaccess.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/bitops.h>
16 #include <linux/hardirq.h> /* for in_interrupt() */
17 #include <linux/hugetlb_inline.h>
18
19 struct pagevec;
20
21 /*
22  * Bits in mapping->flags.
23  */
24 enum mapping_flags {
25         AS_EIO          = 0,    /* IO error on async write */
26         AS_ENOSPC       = 1,    /* ENOSPC on async write */
27         AS_MM_ALL_LOCKS = 2,    /* under mm_take_all_locks() */
28         AS_UNEVICTABLE  = 3,    /* e.g., ramdisk, SHM_LOCK */
29         AS_EXITING      = 4,    /* final truncate in progress */
30         /* writeback related tags are not used */
31         AS_NO_WRITEBACK_TAGS = 5,
32 };
33
34 /**
35  * mapping_set_error - record a writeback error in the address_space
36  * @mapping - the mapping in which an error should be set
37  * @error - the error to set in the mapping
38  *
39  * When writeback fails in some way, we must record that error so that
40  * userspace can be informed when fsync and the like are called.  We endeavor
41  * to report errors on any file that was open at the time of the error.  Some
42  * internal callers also need to know when writeback errors have occurred.
43  *
44  * When a writeback error occurs, most filesystems will want to call
45  * mapping_set_error to record the error in the mapping so that it can be
46  * reported when the application calls fsync(2).
47  */
48 static inline void mapping_set_error(struct address_space *mapping, int error)
49 {
50         if (likely(!error))
51                 return;
52
53         /* Record in wb_err for checkers using errseq_t based tracking */
54         filemap_set_wb_err(mapping, error);
55
56         /* Record it in flags for now, for legacy callers */
57         if (error == -ENOSPC)
58                 set_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
59         else
60                 set_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
61 }
62
63 static inline void mapping_set_unevictable(struct address_space *mapping)
64 {
65         set_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
66 }
67
68 static inline void mapping_clear_unevictable(struct address_space *mapping)
69 {
70         clear_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
71 }
72
73 static inline int mapping_unevictable(struct address_space *mapping)
74 {
75         if (mapping)
76                 return test_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
77         return !!mapping;
78 }
79
80 static inline void mapping_set_exiting(struct address_space *mapping)
81 {
82         set_bit(AS_EXITING, &mapping->flags);
83 }
84
85 static inline int mapping_exiting(struct address_space *mapping)
86 {
87         return test_bit(AS_EXITING, &mapping->flags);
88 }
89
90 static inline void mapping_set_no_writeback_tags(struct address_space *mapping)
91 {
92         set_bit(AS_NO_WRITEBACK_TAGS, &mapping->flags);
93 }
94
95 static inline int mapping_use_writeback_tags(struct address_space *mapping)
96 {
97         return !test_bit(AS_NO_WRITEBACK_TAGS, &mapping->flags);
98 }
99
100 static inline gfp_t mapping_gfp_mask(struct address_space * mapping)
101 {
102         return mapping->gfp_mask;
103 }
104
105 /* Restricts the given gfp_mask to what the mapping allows. */
106 static inline gfp_t mapping_gfp_constraint(struct address_space *mapping,
107                 gfp_t gfp_mask)
108 {
109         return mapping_gfp_mask(mapping) & gfp_mask;
110 }
111
112 /*
113  * This is non-atomic.  Only to be used before the mapping is activated.
114  * Probably needs a barrier...
115  */
116 static inline void mapping_set_gfp_mask(struct address_space *m, gfp_t mask)
117 {
118         m->gfp_mask = mask;
119 }
120
121 void release_pages(struct page **pages, int nr);
122
123 /*
124  * speculatively take a reference to a page.
125  * If the page is free (_refcount == 0), then _refcount is untouched, and 0
126  * is returned. Otherwise, _refcount is incremented by 1 and 1 is returned.
127  *
128  * This function must be called inside the same rcu_read_lock() section as has
129  * been used to lookup the page in the pagecache radix-tree (or page table):
130  * this allows allocators to use a synchronize_rcu() to stabilize _refcount.
131  *
132  * Unless an RCU grace period has passed, the count of all pages coming out
133  * of the allocator must be considered unstable. page_count may return higher
134  * than expected, and put_page must be able to do the right thing when the
135  * page has been finished with, no matter what it is subsequently allocated
136  * for (because put_page is what is used here to drop an invalid speculative
137  * reference).
138  *
139  * This is the interesting part of the lockless pagecache (and lockless
140  * get_user_pages) locking protocol, where the lookup-side (eg. find_get_page)
141  * has the following pattern:
142  * 1. find page in radix tree
143  * 2. conditionally increment refcount
144  * 3. check the page is still in pagecache (if no, goto 1)
145  *
146  * Remove-side that cares about stability of _refcount (eg. reclaim) has the
147  * following (with the i_pages lock held):
148  * A. atomically check refcount is correct and set it to 0 (atomic_cmpxchg)
149  * B. remove page from pagecache
150  * C. free the page
151  *
152  * There are 2 critical interleavings that matter:
153  * - 2 runs before A: in this case, A sees elevated refcount and bails out
154  * - A runs before 2: in this case, 2 sees zero refcount and retries;
155  *   subsequently, B will complete and 1 will find no page, causing the
156  *   lookup to return NULL.
157  *
158  * It is possible that between 1 and 2, the page is removed then the exact same
159  * page is inserted into the same position in pagecache. That's OK: the
160  * old find_get_page using a lock could equally have run before or after
161  * such a re-insertion, depending on order that locks are granted.
162  *
163  * Lookups racing against pagecache insertion isn't a big problem: either 1
164  * will find the page or it will not. Likewise, the old find_get_page could run
165  * either before the insertion or afterwards, depending on timing.
166  */
167 static inline int __page_cache_add_speculative(struct page *page, int count)
168 {
169 #ifdef CONFIG_TINY_RCU
170 # ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
171         VM_BUG_ON(!in_atomic() && !irqs_disabled());
172 # endif
173         /*
174          * Preempt must be disabled here - we rely on rcu_read_lock doing
175          * this for us.
176          *
177          * Pagecache won't be truncated from interrupt context, so if we have
178          * found a page in the radix tree here, we have pinned its refcount by
179          * disabling preempt, and hence no need for the "speculative get" that
180          * SMP requires.
181          */
182         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) == 0, page);
183         page_ref_add(page, count);
184
185 #else
186         if (unlikely(!page_ref_add_unless(page, count, 0))) {
187                 /*
188                  * Either the page has been freed, or will be freed.
189                  * In either case, retry here and the caller should
190                  * do the right thing (see comments above).
191                  */
192                 return 0;
193         }
194 #endif
195         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
196
197         return 1;
198 }
199
200 static inline int page_cache_get_speculative(struct page *page)
201 {
202         return __page_cache_add_speculative(page, 1);
203 }
204
205 static inline int page_cache_add_speculative(struct page *page, int count)
206 {
207         return __page_cache_add_speculative(page, count);
208 }
209
210 #ifdef CONFIG_NUMA
211 extern struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp);
212 #else
213 static inline struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
214 {
215         return alloc_pages(gfp, 0);
216 }
217 #endif
218
219 static inline struct page *page_cache_alloc(struct address_space *x)
220 {
221         return __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(x));
222 }
223
224 static inline gfp_t readahead_gfp_mask(struct address_space *x)
225 {
226         return mapping_gfp_mask(x) | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
227 }
228
229 typedef int filler_t(void *, struct page *);
230
231 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
232                              pgoff_t index, unsigned long max_scan);
233 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
234                              pgoff_t index, unsigned long max_scan);
235
236 #define FGP_ACCESSED            0x00000001
237 #define FGP_LOCK                0x00000002
238 #define FGP_CREAT               0x00000004
239 #define FGP_WRITE               0x00000008
240 #define FGP_NOFS                0x00000010
241 #define FGP_NOWAIT              0x00000020
242 #define FGP_FOR_MMAP            0x00000040
243
244 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t offset,
245                 int fgp_flags, gfp_t cache_gfp_mask);
246
247 /**
248  * find_get_page - find and get a page reference
249  * @mapping: the address_space to search
250  * @offset: the page index
251  *
252  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
253  * page cache page, it is returned with an increased refcount.
254  *
255  * Otherwise, %NULL is returned.
256  */
257 static inline struct page *find_get_page(struct address_space *mapping,
258                                         pgoff_t offset)
259 {
260         return pagecache_get_page(mapping, offset, 0, 0);
261 }
262
263 static inline struct page *find_get_page_flags(struct address_space *mapping,
264                                         pgoff_t offset, int fgp_flags)
265 {
266         return pagecache_get_page(mapping, offset, fgp_flags, 0);
267 }
268
269 /**
270  * find_lock_page - locate, pin and lock a pagecache page
271  * @mapping: the address_space to search
272  * @offset: the page index
273  *
274  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
275  * page cache page, it is returned locked and with an increased
276  * refcount.
277  *
278  * Otherwise, %NULL is returned.
279  *
280  * find_lock_page() may sleep.
281  */
282 static inline struct page *find_lock_page(struct address_space *mapping,
283                                         pgoff_t offset)
284 {
285         return pagecache_get_page(mapping, offset, FGP_LOCK, 0);
286 }
287
288 /**
289  * find_or_create_page - locate or add a pagecache page
290  * @mapping: the page's address_space
291  * @index: the page's index into the mapping
292  * @gfp_mask: page allocation mode
293  *
294  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
295  * page cache page, it is returned locked and with an increased
296  * refcount.
297  *
298  * If the page is not present, a new page is allocated using @gfp_mask
299  * and added to the page cache and the VM's LRU list.  The page is
300  * returned locked and with an increased refcount.
301  *
302  * On memory exhaustion, %NULL is returned.
303  *
304  * find_or_create_page() may sleep, even if @gfp_flags specifies an
305  * atomic allocation!
306  */
307 static inline struct page *find_or_create_page(struct address_space *mapping,
308                                         pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
309 {
310         return pagecache_get_page(mapping, offset,
311                                         FGP_LOCK|FGP_ACCESSED|FGP_CREAT,
312                                         gfp_mask);
313 }
314
315 /**
316  * grab_cache_page_nowait - returns locked page at given index in given cache
317  * @mapping: target address_space
318  * @index: the page index
319  *
320  * Same as grab_cache_page(), but do not wait if the page is unavailable.
321  * This is intended for speculative data generators, where the data can
322  * be regenerated if the page couldn't be grabbed.  This routine should
323  * be safe to call while holding the lock for another page.
324  *
325  * Clear __GFP_FS when allocating the page to avoid recursion into the fs
326  * and deadlock against the caller's locked page.
327  */
328 static inline struct page *grab_cache_page_nowait(struct address_space *mapping,
329                                 pgoff_t index)
330 {
331         return pagecache_get_page(mapping, index,
332                         FGP_LOCK|FGP_CREAT|FGP_NOFS|FGP_NOWAIT,
333                         mapping_gfp_mask(mapping));
334 }
335
336 static inline struct page *find_subpage(struct page *page, pgoff_t offset)
337 {
338         unsigned long mask;
339
340         if (PageHuge(page))
341                 return page;
342
343         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
344
345         mask = (1UL << compound_order(page)) - 1;
346         return page + (offset & mask);
347 }
348
349 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset);
350 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset);
351 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
352                           unsigned int nr_entries, struct page **entries,
353                           pgoff_t *indices);
354 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
355                         pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
356                         struct page **pages);
357 static inline unsigned find_get_pages(struct address_space *mapping,
358                         pgoff_t *start, unsigned int nr_pages,
359                         struct page **pages)
360 {
361         return find_get_pages_range(mapping, start, (pgoff_t)-1, nr_pages,
362                                     pages);
363 }
364 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
365                                unsigned int nr_pages, struct page **pages);
366 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
367                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
368                         struct page **pages);
369 static inline unsigned find_get_pages_tag(struct address_space *mapping,
370                         pgoff_t *index, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
371                         struct page **pages)
372 {
373         return find_get_pages_range_tag(mapping, index, (pgoff_t)-1, tag,
374                                         nr_pages, pages);
375 }
376 unsigned find_get_entries_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
377                         xa_mark_t tag, unsigned int nr_entries,
378                         struct page **entries, pgoff_t *indices);
379
380 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
381                         pgoff_t index, unsigned flags);
382
383 /*
384  * Returns locked page at given index in given cache, creating it if needed.
385  */
386 static inline struct page *grab_cache_page(struct address_space *mapping,
387                                                                 pgoff_t index)
388 {
389         return find_or_create_page(mapping, index, mapping_gfp_mask(mapping));
390 }
391
392 extern struct page * read_cache_page(struct address_space *mapping,
393                                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data);
394 extern struct page * read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
395                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
396 extern int read_cache_pages(struct address_space *mapping,
397                 struct list_head *pages, filler_t *filler, void *data);
398
399 static inline struct page *read_mapping_page(struct address_space *mapping,
400                                 pgoff_t index, void *data)
401 {
402         filler_t *filler = (filler_t *)mapping->a_ops->readpage;
403         return read_cache_page(mapping, index, filler, data);
404 }
405
406 /*
407  * Get index of the page with in radix-tree
408  * (TODO: remove once hugetlb pages will have ->index in PAGE_SIZE)
409  */
410 static inline pgoff_t page_to_index(struct page *page)
411 {
412         pgoff_t pgoff;
413
414         if (likely(!PageTransTail(page)))
415                 return page->index;
416
417         /*
418          *  We don't initialize ->index for tail pages: calculate based on
419          *  head page
420          */
421         pgoff = compound_head(page)->index;
422         pgoff += page - compound_head(page);
423         return pgoff;
424 }
425
426 /*
427  * Get the offset in PAGE_SIZE.
428  * (TODO: hugepage should have ->index in PAGE_SIZE)
429  */
430 static inline pgoff_t page_to_pgoff(struct page *page)
431 {
432         if (unlikely(PageHeadHuge(page)))
433                 return page->index << compound_order(page);
434
435         return page_to_index(page);
436 }
437
438 /*
439  * Return byte-offset into filesystem object for page.
440  */
441 static inline loff_t page_offset(struct page *page)
442 {
443         return ((loff_t)page->index) << PAGE_SHIFT;
444 }
445
446 static inline loff_t page_file_offset(struct page *page)
447 {
448         return ((loff_t)page_index(page)) << PAGE_SHIFT;
449 }
450
451 extern pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
452                                      unsigned long address);
453
454 static inline pgoff_t linear_page_index(struct vm_area_struct *vma,
455                                         unsigned long address)
456 {
457         pgoff_t pgoff;
458         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
459                 return linear_hugepage_index(vma, address);
460         pgoff = (address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
461         pgoff += vma->vm_pgoff;
462         return pgoff;
463 }
464
465 extern void __lock_page(struct page *page);
466 extern int __lock_page_killable(struct page *page);
467 extern int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
468                                 unsigned int flags);
469 extern void unlock_page(struct page *page);
470
471 static inline int trylock_page(struct page *page)
472 {
473         page = compound_head(page);
474         return (likely(!test_and_set_bit_lock(PG_locked, &page->flags)));
475 }
476
477 /*
478  * lock_page may only be called if we have the page's inode pinned.
479  */
480 static inline void lock_page(struct page *page)
481 {
482         might_sleep();
483         if (!trylock_page(page))
484                 __lock_page(page);
485 }
486
487 /*
488  * lock_page_killable is like lock_page but can be interrupted by fatal
489  * signals.  It returns 0 if it locked the page and -EINTR if it was
490  * killed while waiting.
491  */
492 static inline int lock_page_killable(struct page *page)
493 {
494         might_sleep();
495         if (!trylock_page(page))
496                 return __lock_page_killable(page);
497         return 0;
498 }
499
500 /*
501  * lock_page_or_retry - Lock the page, unless this would block and the
502  * caller indicated that it can handle a retry.
503  *
504  * Return value and mmap_sem implications depend on flags; see
505  * __lock_page_or_retry().
506  */
507 static inline int lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
508                                      unsigned int flags)
509 {
510         might_sleep();
511         return trylock_page(page) || __lock_page_or_retry(page, mm, flags);
512 }
513
514 /*
515  * This is exported only for wait_on_page_locked/wait_on_page_writeback, etc.,
516  * and should not be used directly.
517  */
518 extern void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr);
519 extern int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr);
520
521 /* 
522  * Wait for a page to be unlocked.
523  *
524  * This must be called with the caller "holding" the page,
525  * ie with increased "page->count" so that the page won't
526  * go away during the wait..
527  */
528 static inline void wait_on_page_locked(struct page *page)
529 {
530         if (PageLocked(page))
531                 wait_on_page_bit(compound_head(page), PG_locked);
532 }
533
534 static inline int wait_on_page_locked_killable(struct page *page)
535 {
536         if (!PageLocked(page))
537                 return 0;
538         return wait_on_page_bit_killable(compound_head(page), PG_locked);
539 }
540
541 extern void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page);
542
543 void wait_on_page_writeback(struct page *page);
544 extern void end_page_writeback(struct page *page);
545 void wait_for_stable_page(struct page *page);
546
547 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err);
548
549 /*
550  * Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
551  */
552 extern void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter);
553
554 /*
555  * Fault everything in given userspace address range in.
556  */
557 static inline int fault_in_pages_writeable(char __user *uaddr, int size)
558 {
559         char __user *end = uaddr + size - 1;
560
561         if (unlikely(size == 0))
562                 return 0;
563
564         if (unlikely(uaddr > end))
565                 return -EFAULT;
566         /*
567          * Writing zeroes into userspace here is OK, because we know that if
568          * the zero gets there, we'll be overwriting it.
569          */
570         do {
571                 if (unlikely(__put_user(0, uaddr) != 0))
572                         return -EFAULT;
573                 uaddr += PAGE_SIZE;
574         } while (uaddr <= end);
575
576         /* Check whether the range spilled into the next page. */
577         if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) ==
578                         ((unsigned long)end & PAGE_MASK))
579                 return __put_user(0, end);
580
581         return 0;
582 }
583
584 static inline int fault_in_pages_readable(const char __user *uaddr, int size)
585 {
586         volatile char c;
587         const char __user *end = uaddr + size - 1;
588
589         if (unlikely(size == 0))
590                 return 0;
591
592         if (unlikely(uaddr > end))
593                 return -EFAULT;
594
595         do {
596                 if (unlikely(__get_user(c, uaddr) != 0))
597                         return -EFAULT;
598                 uaddr += PAGE_SIZE;
599         } while (uaddr <= end);
600
601         /* Check whether the range spilled into the next page. */
602         if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) ==
603                         ((unsigned long)end & PAGE_MASK)) {
604                 return __get_user(c, end);
605         }
606
607         (void)c;
608         return 0;
609 }
610
611 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
612                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
613 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
614                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
615 extern void delete_from_page_cache(struct page *page);
616 extern void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow);
617 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask);
618 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
619                                   struct pagevec *pvec);
620
621 /*
622  * Like add_to_page_cache_locked, but used to add newly allocated pages:
623  * the page is new, so we can just run __SetPageLocked() against it.
624  */
625 static inline int add_to_page_cache(struct page *page,
626                 struct address_space *mapping, pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
627 {
628         int error;
629
630         __SetPageLocked(page);
631         error = add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset, gfp_mask);
632         if (unlikely(error))
633                 __ClearPageLocked(page);
634         return error;
635 }
636
637 static inline unsigned long dir_pages(struct inode *inode)
638 {
639         return (unsigned long)(inode->i_size + PAGE_SIZE - 1) >>
640                                PAGE_SHIFT;
641 }
642
643 #endif /* _LINUX_PAGEMAP_H */