Merge remote-tracking branch 'stable/linux-5.10.y' into rpi-5.10.y
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/mman.h>
25 #include <linux/pagemap.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/error-injection.h>
29 #include <linux/hash.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/cleancache.h>
39 #include <linux/shmem_fs.h>
40 #include <linux/rmap.h>
41 #include <linux/delayacct.h>
42 #include <linux/psi.h>
43 #include <linux/ramfs.h>
44 #include <linux/page_idle.h>
45 #include "internal.h"
46
47 #define CREATE_TRACE_POINTS
48 #include <trace/events/filemap.h>
49
50 /*
51  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
52  */
53 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
54
55 #include <asm/mman.h>
56
57 /*
58  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
59  * though.
60  *
61  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
62  *
63  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
64  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
65  *
66  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
67  */
68
69 /*
70  * Lock ordering:
71  *
72  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
73  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
74  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
75  *        ->i_pages lock
76  *
77  *  ->i_mutex
78  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
79  *
80  *  ->mmap_lock
81  *    ->i_mmap_rwsem
82  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
83  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
84  *
85  *  ->mmap_lock
86  *    ->lock_page               (access_process_vm)
87  *
88  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
89  *    ->mmap_lock               (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
90  *
91  *  bdi->wb.list_lock
92  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
93  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
94  *
95  *  ->i_mmap_rwsem
96  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
97  *
98  *  ->anon_vma.lock
99  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
100  *
101  *  ->page_table_lock or pte_lock
102  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
103  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
104  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
105  *    ->pgdat->lru_lock         (follow_page->mark_page_accessed)
106  *    ->pgdat->lru_lock         (check_pte_range->isolate_lru_page)
107  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
108  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
109  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
110  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
111  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
112  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
113  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
114  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
115  *
116  * ->i_mmap_rwsem
117  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
118  */
119
120 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
121                                    struct page *page, void *shadow)
122 {
123         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
124         unsigned int nr = 1;
125
126         mapping_set_update(&xas, mapping);
127
128         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
129         if (!PageHuge(page)) {
130                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
131                 nr = compound_nr(page);
132         }
133
134         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
135         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
136         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
137
138         xas_store(&xas, shadow);
139         xas_init_marks(&xas);
140
141         page->mapping = NULL;
142         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
143
144         if (shadow) {
145                 mapping->nrexceptional += nr;
146                 /*
147                  * Make sure the nrexceptional update is committed before
148                  * the nrpages update so that final truncate racing
149                  * with reclaim does not see both counters 0 at the
150                  * same time and miss a shadow entry.
151                  */
152                 smp_wmb();
153         }
154         mapping->nrpages -= nr;
155 }
156
157 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
158                                       struct page *page)
159 {
160         int nr;
161
162         /*
163          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
164          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
165          * stale data around in the cleancache once our page is gone
166          */
167         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
168                 cleancache_put_page(page);
169         else
170                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
171
172         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
173         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
174         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
175                 int mapcount;
176
177                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
178                          current->comm, page_to_pfn(page));
179                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
180                 dump_stack();
181                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
182
183                 mapcount = page_mapcount(page);
184                 if (mapping_exiting(mapping) &&
185                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
186                         /*
187                          * All vmas have already been torn down, so it's
188                          * a good bet that actually the page is unmapped,
189                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
190                          * some other bad page check should catch it later.
191                          */
192                         page_mapcount_reset(page);
193                         page_ref_sub(page, mapcount);
194                 }
195         }
196
197         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
198         if (PageHuge(page))
199                 return;
200
201         nr = thp_nr_pages(page);
202
203         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES, -nr);
204         if (PageSwapBacked(page)) {
205                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM, -nr);
206                 if (PageTransHuge(page))
207                         __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_THPS);
208         } else if (PageTransHuge(page)) {
209                 __dec_node_page_state(page, NR_FILE_THPS);
210                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
211         }
212
213         /*
214          * At this point page must be either written or cleaned by
215          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
216          * unwritten data.
217          *
218          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
219          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
220          * page and anyway will be cleared before returning page into
221          * buddy allocator.
222          */
223         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
224                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
225 }
226
227 /*
228  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
229  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
230  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
231  */
232 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
233 {
234         struct address_space *mapping = page->mapping;
235
236         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
237
238         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
239         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
240 }
241
242 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
243                                 struct page *page)
244 {
245         void (*freepage)(struct page *);
246
247         freepage = mapping->a_ops->freepage;
248         if (freepage)
249                 freepage(page);
250
251         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
252                 page_ref_sub(page, thp_nr_pages(page));
253                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
254         } else {
255                 put_page(page);
256         }
257 }
258
259 /**
260  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
261  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
262  *
263  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
264  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
265  * has a reference on the page.
266  */
267 void delete_from_page_cache(struct page *page)
268 {
269         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
270         unsigned long flags;
271
272         BUG_ON(!PageLocked(page));
273         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
274         __delete_from_page_cache(page, NULL);
275         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
276
277         page_cache_free_page(mapping, page);
278 }
279 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
280
281 /*
282  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
283  * @mapping: the mapping to which pages belong
284  * @pvec: pagevec with pages to delete
285  *
286  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
287  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
288  * and is optimised for it to be dense.
289  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
290  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
291  * @pvec.
292  *
293  * The function expects the i_pages lock to be held.
294  */
295 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
296                              struct pagevec *pvec)
297 {
298         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
299         int total_pages = 0;
300         int i = 0;
301         struct page *page;
302
303         mapping_set_update(&xas, mapping);
304         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
305                 if (i >= pagevec_count(pvec))
306                         break;
307
308                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
309                 if (xa_is_value(page))
310                         continue;
311                 /*
312                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
313                  * pages locked so they are protected from being removed.
314                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
315                  * means our page has been removed, which shouldn't be
316                  * possible because we're holding the PageLock.
317                  */
318                 if (page != pvec->pages[i]) {
319                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
320                                         page);
321                         continue;
322                 }
323
324                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
325
326                 if (page->index == xas.xa_index)
327                         page->mapping = NULL;
328                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
329
330                 /*
331                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
332                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
333                  * page.
334                  */
335                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
336                         i++;
337                 xas_store(&xas, NULL);
338                 total_pages++;
339         }
340         mapping->nrpages -= total_pages;
341 }
342
343 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
344                                   struct pagevec *pvec)
345 {
346         int i;
347         unsigned long flags;
348
349         if (!pagevec_count(pvec))
350                 return;
351
352         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
353         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
354                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
355
356                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
357         }
358         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
359         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
360
361         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
362                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
363 }
364
365 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
366 {
367         int ret = 0;
368         /* Check for outstanding write errors */
369         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
370             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
371                 ret = -ENOSPC;
372         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
373             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
374                 ret = -EIO;
375         return ret;
376 }
377 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
378
379 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
380 {
381         /* Check for outstanding write errors */
382         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
383                 return -EIO;
384         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
385                 return -ENOSPC;
386         return 0;
387 }
388
389 /**
390  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
391  * @mapping:    address space structure to write
392  * @start:      offset in bytes where the range starts
393  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
394  * @sync_mode:  enable synchronous operation
395  *
396  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
397  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
398  *
399  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
400  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
401  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
402  * be waited upon, and not just skipped over.
403  *
404  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
405  */
406 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
407                                 loff_t end, int sync_mode)
408 {
409         int ret;
410         struct writeback_control wbc = {
411                 .sync_mode = sync_mode,
412                 .nr_to_write = LONG_MAX,
413                 .range_start = start,
414                 .range_end = end,
415         };
416
417         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
418             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
419                 return 0;
420
421         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
422         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
423         wbc_detach_inode(&wbc);
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
428         int sync_mode)
429 {
430         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
431 }
432
433 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
434 {
435         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
438
439 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
440                                 loff_t end)
441 {
442         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
443 }
444 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
445
446 /**
447  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
448  * @mapping:    target address_space
449  *
450  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
451  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
452  *
453  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
454  */
455 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
456 {
457         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
458 }
459 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
460
461 /**
462  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
463  * @mapping:           address space within which to check
464  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
465  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
466  *
467  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
468  * direct writing in this range will trigger a writeback.
469  *
470  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
471  * %false otherwise.
472  */
473 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
474                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
475 {
476         struct page *page;
477         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
478         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
479
480         if (end_byte < start_byte)
481                 return false;
482
483         rcu_read_lock();
484         for (;;) {
485                 page = xas_find(&xas, max);
486                 if (xas_retry(&xas, page))
487                         continue;
488                 /* Shadow entries don't count */
489                 if (xa_is_value(page))
490                         continue;
491                 /*
492                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
493                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
494                  * there was a page here recently.
495                  */
496                 break;
497         }
498         rcu_read_unlock();
499
500         return page != NULL;
501 }
502 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
503
504 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
505                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
506 {
507         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
508         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
509         struct pagevec pvec;
510         int nr_pages;
511
512         if (end_byte < start_byte)
513                 return;
514
515         pagevec_init(&pvec);
516         while (index <= end) {
517                 unsigned i;
518
519                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
520                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
521                 if (!nr_pages)
522                         break;
523
524                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
525                         struct page *page = pvec.pages[i];
526
527                         wait_on_page_writeback(page);
528                         ClearPageError(page);
529                 }
530                 pagevec_release(&pvec);
531                 cond_resched();
532         }
533 }
534
535 /**
536  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
537  * @mapping:            address space structure to wait for
538  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
539  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
540  *
541  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
542  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
543  * the address space and return it.
544  *
545  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
546  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
547  * reporting the error.
548  *
549  * Return: error status of the address space.
550  */
551 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
552                             loff_t end_byte)
553 {
554         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
555         return filemap_check_errors(mapping);
556 }
557 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
558
559 /**
560  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
561  * @mapping:            address space structure to wait for
562  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
563  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
564  *
565  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
566  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
567  * this function does not clear error status of the address space.
568  *
569  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
570  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
571  * fsfreeze(8)
572  */
573 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
574                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
575 {
576         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
577         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
578 }
579 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
580
581 /**
582  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
583  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
584  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
585  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
586  *
587  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
588  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
589  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
590  *
591  * Since the error status of the file is advanced by this function,
592  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
593  * reporting the error.
594  *
595  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
596  */
597 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
598 {
599         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
600
601         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
602         return file_check_and_advance_wb_err(file);
603 }
604 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
605
606 /**
607  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
608  * @mapping: address space structure to wait for
609  *
610  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
611  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
612  * does not clear error status of the address space.
613  *
614  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
615  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
616  * fsfreeze(8)
617  *
618  * Return: error status of the address space.
619  */
620 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
621 {
622         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
623         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
624 }
625 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
626
627 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
628 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
629 {
630         if (dax_mapping(mapping))
631                 return mapping->nrexceptional;
632
633         return mapping->nrpages;
634 }
635
636 /**
637  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
638  * @mapping:    the address_space for the pages
639  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
640  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
641  *
642  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
643  *
644  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
645  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
646  *
647  * Return: error status of the address space.
648  */
649 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
650                                  loff_t lstart, loff_t lend)
651 {
652         int err = 0;
653
654         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
655                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
656                                                  WB_SYNC_ALL);
657                 /*
658                  * Even if the above returned error, the pages may be
659                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
660                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
661                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
662                  */
663                 if (err != -EIO) {
664                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
665                                                 lstart, lend);
666                         if (!err)
667                                 err = err2;
668                 } else {
669                         /* Clear any previously stored errors */
670                         filemap_check_errors(mapping);
671                 }
672         } else {
673                 err = filemap_check_errors(mapping);
674         }
675         return err;
676 }
677 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
678
679 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
680 {
681         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
682
683         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
684 }
685 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
686
687 /**
688  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
689  *                                 and advance wb_err to current one
690  * @file: struct file on which the error is being reported
691  *
692  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
693  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
694  * since the file was opened if there haven't been any).
695  *
696  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
697  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
698  *
699  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
700  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
701  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
702  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
703  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
704  *
705  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
706  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
707  * the latest value swapped in for this file descriptor.
708  *
709  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
710  */
711 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
712 {
713         int err = 0;
714         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
715         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
716
717         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
718         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
719                 /* Something changed, must use slow path */
720                 spin_lock(&file->f_lock);
721                 old = file->f_wb_err;
722                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
723                                                 &file->f_wb_err);
724                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
725                 spin_unlock(&file->f_lock);
726         }
727
728         /*
729          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
730          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
731          * that the legacy code would have had on these flags.
732          */
733         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
734         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
735         return err;
736 }
737 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
738
739 /**
740  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
741  * @file:       file pointing to address_space with pages
742  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
743  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
744  *
745  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
746  *
747  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
748  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
749  *
750  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
751  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
752  *
753  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
754  */
755 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
756 {
757         int err = 0, err2;
758         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
759
760         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
761                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
762                                                  WB_SYNC_ALL);
763                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
764                 if (err != -EIO)
765                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
766         }
767         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
768         if (!err)
769                 err = err2;
770         return err;
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
773
774 /**
775  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
776  * @old:        page to be replaced
777  * @new:        page to replace with
778  * @gfp_mask:   allocation mode
779  *
780  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
781  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
782  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
783  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
784  * caller must do that.
785  *
786  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
787  *
788  * Return: %0
789  */
790 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask)
791 {
792         struct address_space *mapping = old->mapping;
793         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
794         pgoff_t offset = old->index;
795         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
796         unsigned long flags;
797
798         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
799         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
800         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
801
802         get_page(new);
803         new->mapping = mapping;
804         new->index = offset;
805
806         mem_cgroup_migrate(old, new);
807
808         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
809         xas_store(&xas, new);
810
811         old->mapping = NULL;
812         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
813         if (!PageHuge(old))
814                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
815         if (!PageHuge(new))
816                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
817         if (PageSwapBacked(old))
818                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
819         if (PageSwapBacked(new))
820                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
821         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
822         if (freepage)
823                 freepage(old);
824         put_page(old);
825
826         return 0;
827 }
828 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
829
830 noinline int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
831                                         struct address_space *mapping,
832                                         pgoff_t offset, gfp_t gfp,
833                                         void **shadowp)
834 {
835         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
836         int huge = PageHuge(page);
837         int error;
838         bool charged = false;
839
840         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
841         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
842         mapping_set_update(&xas, mapping);
843
844         get_page(page);
845         page->mapping = mapping;
846         page->index = offset;
847
848         if (!huge) {
849                 error = mem_cgroup_charge(page, current->mm, gfp);
850                 if (error)
851                         goto error;
852                 charged = true;
853         }
854
855         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
856
857         do {
858                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
859                 void *entry, *old = NULL;
860
861                 if (order > thp_order(page))
862                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
863                                         order, gfp);
864                 xas_lock_irq(&xas);
865                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
866                         old = entry;
867                         if (!xa_is_value(entry)) {
868                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
869                                 goto unlock;
870                         }
871                 }
872
873                 if (old) {
874                         if (shadowp)
875                                 *shadowp = old;
876                         /* entry may have been split before we acquired lock */
877                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
878                         if (order > thp_order(page)) {
879                                 xas_split(&xas, old, order);
880                                 xas_reset(&xas);
881                         }
882                 }
883
884                 xas_store(&xas, page);
885                 if (xas_error(&xas))
886                         goto unlock;
887
888                 if (old)
889                         mapping->nrexceptional--;
890                 mapping->nrpages++;
891
892                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
893                 if (!huge)
894                         __inc_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
895 unlock:
896                 xas_unlock_irq(&xas);
897         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
898
899         if (xas_error(&xas)) {
900                 error = xas_error(&xas);
901                 if (charged)
902                         mem_cgroup_uncharge(page);
903                 goto error;
904         }
905
906         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
907         return 0;
908 error:
909         page->mapping = NULL;
910         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
911         put_page(page);
912         return error;
913 }
914 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
915
916 /**
917  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
918  * @page:       page to add
919  * @mapping:    the page's address_space
920  * @offset:     page index
921  * @gfp_mask:   page allocation mode
922  *
923  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
924  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
925  *
926  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
927  */
928 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
929                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
930 {
931         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
932                                           gfp_mask, NULL);
933 }
934 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
935
936 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
937                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
938 {
939         void *shadow = NULL;
940         int ret;
941
942         __SetPageLocked(page);
943         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
944                                          gfp_mask, &shadow);
945         if (unlikely(ret))
946                 __ClearPageLocked(page);
947         else {
948                 /*
949                  * The page might have been evicted from cache only
950                  * recently, in which case it should be activated like
951                  * any other repeatedly accessed page.
952                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
953                  * data from the working set, only to cache data that will
954                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
955                  */
956                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
957                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
958                         workingset_refault(page, shadow);
959                 lru_cache_add(page);
960         }
961         return ret;
962 }
963 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
964
965 #ifdef CONFIG_NUMA
966 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
967 {
968         int n;
969         struct page *page;
970
971         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
972                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
973                 do {
974                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
975                         n = cpuset_mem_spread_node();
976                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
977                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
978
979                 return page;
980         }
981         return alloc_pages(gfp, 0);
982 }
983 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
984 #endif
985
986 /*
987  * In order to wait for pages to become available there must be
988  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
989  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
990  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
991  * become available, and for the woken contexts to check to be
992  * sure the appropriate page became available, this saves space
993  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
994  * collisions.
995  */
996 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
997 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
998 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
999
1000 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
1001 {
1002         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1003 }
1004
1005 void __init pagecache_init(void)
1006 {
1007         int i;
1008
1009         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1010                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
1011
1012         page_writeback_init();
1013 }
1014
1015 /*
1016  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1017  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1018  * one.
1019  *
1020  * We have:
1021  *
1022  *  (a) no special bits set:
1023  *
1024  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1025  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1026  *      and remove it from the wait queue.
1027  *
1028  *      Simple and straightforward.
1029  *
1030  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1031  *
1032  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1033  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1034  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1035  *
1036  *      This is the traditional exclusive wait.
1037  *
1038  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1039  *
1040  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1041  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1042  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1043  *      the waiter.
1044  *
1045  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1046  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1047  *      that it now has the lock.
1048  */
1049 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1050 {
1051         unsigned int flags;
1052         struct wait_page_key *key = arg;
1053         struct wait_page_queue *wait_page
1054                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1055
1056         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1057                 return 0;
1058
1059         /*
1060          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1061          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1062          */
1063         flags = wait->flags;
1064         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1065                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1066                         return -1;
1067                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1068                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1069                                 return -1;
1070                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1071                 }
1072         }
1073
1074         /*
1075          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1076          * is waiting for this will be checking the flags without
1077          * any locking.
1078          *
1079          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1080          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1081          * with the load-acquire in wait_on_page_bit_common().
1082          */
1083         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1084         wake_up_state(wait->private, mode);
1085
1086         /*
1087          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1088          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1089          *
1090          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1091          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1092          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1093          * might be de-allocated and the process might even have
1094          * exited.
1095          */
1096         list_del_init_careful(&wait->entry);
1097         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1098 }
1099
1100 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1101 {
1102         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1103         struct wait_page_key key;
1104         unsigned long flags;
1105         wait_queue_entry_t bookmark;
1106
1107         key.page = page;
1108         key.bit_nr = bit_nr;
1109         key.page_match = 0;
1110
1111         bookmark.flags = 0;
1112         bookmark.private = NULL;
1113         bookmark.func = NULL;
1114         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1115
1116         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1117         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1118
1119         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1120                 /*
1121                  * Take a breather from holding the lock,
1122                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1123                  * to acquire the lock and remove themselves
1124                  * from wait queue
1125                  */
1126                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1127                 cpu_relax();
1128                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1129                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1130         }
1131
1132         /*
1133          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1134          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1135          * term waiter
1136          *
1137          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1138          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1139          * page waiters.
1140          */
1141         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1142                 ClearPageWaiters(page);
1143                 /*
1144                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1145                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1146                  * other pages on it.
1147                  *
1148                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1149                  */
1150         }
1151         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1152 }
1153
1154 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1155 {
1156         if (!PageWaiters(page))
1157                 return;
1158         wake_up_page_bit(page, bit);
1159 }
1160
1161 /*
1162  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1163  */
1164 enum behavior {
1165         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1166                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1167                          */
1168         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1169                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1170                          */
1171         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1172                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1173                          */
1174 };
1175
1176 /*
1177  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark us done
1178  * if successful.
1179  */
1180 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1181                                         struct wait_queue_entry *wait)
1182 {
1183         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1184                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1185                         return false;
1186         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1187                 return false;
1188
1189         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1190         return true;
1191 }
1192
1193 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1194 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1195
1196 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1197         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1198 {
1199         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1200         struct wait_page_queue wait_page;
1201         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1202         bool thrashing = false;
1203         bool delayacct = false;
1204         unsigned long pflags;
1205
1206         if (bit_nr == PG_locked &&
1207             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1208                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1209                         delayacct_thrashing_start();
1210                         delayacct = true;
1211                 }
1212                 psi_memstall_enter(&pflags);
1213                 thrashing = true;
1214         }
1215
1216         init_wait(wait);
1217         wait->func = wake_page_function;
1218         wait_page.page = page;
1219         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1220
1221 repeat:
1222         wait->flags = 0;
1223         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1224                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1225                 if (--unfairness < 0)
1226                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1227         }
1228
1229         /*
1230          * Do one last check whether we can get the
1231          * page bit synchronously.
1232          *
1233          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1234          * to let any waker we _just_ missed know they
1235          * need to wake us up (otherwise they'll never
1236          * even go to the slow case that looks at the
1237          * page queue), and add ourselves to the wait
1238          * queue if we need to sleep.
1239          *
1240          * This part needs to be done under the queue
1241          * lock to avoid races.
1242          */
1243         spin_lock_irq(&q->lock);
1244         SetPageWaiters(page);
1245         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1246                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1247         spin_unlock_irq(&q->lock);
1248
1249         /*
1250          * From now on, all the logic will be based on
1251          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1252          * see whether the page bit testing has already
1253          * been done by the wake function.
1254          *
1255          * We can drop our reference to the page.
1256          */
1257         if (behavior == DROP)
1258                 put_page(page);
1259
1260         /*
1261          * Note that until the "finish_wait()", or until
1262          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1263          * be very careful with the 'wait->flags', because
1264          * we may race with a waker that sets them.
1265          */
1266         for (;;) {
1267                 unsigned int flags;
1268
1269                 set_current_state(state);
1270
1271                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1272                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1273                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1274                         if (signal_pending_state(state, current))
1275                                 break;
1276
1277                         io_schedule();
1278                         continue;
1279                 }
1280
1281                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1282                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1283                         break;
1284
1285                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1286                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1287                         break;
1288
1289                 /*
1290                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1291                  * try to get it ourselves.
1292                  *
1293                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1294                  */
1295                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags)))
1296                         goto repeat;
1297
1298                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1299                 break;
1300         }
1301
1302         /*
1303          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1304          * waiter from the wait-queues, but the PageWaiters bit will remain
1305          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1306          * to do it here would be difficult and prone to races.
1307          */
1308         finish_wait(q, wait);
1309
1310         if (thrashing) {
1311                 if (delayacct)
1312                         delayacct_thrashing_end();
1313                 psi_memstall_leave(&pflags);
1314         }
1315
1316         /*
1317          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1318          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1319          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1320          * test but before the 'finish_wait()'.
1321          *
1322          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1323          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1324          * return value based on that state without races.
1325          *
1326          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1327          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1328          */
1329         if (behavior == EXCLUSIVE)
1330                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1331
1332         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1333 }
1334
1335 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1336 {
1337         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1338         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1339 }
1340 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1341
1342 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1343 {
1344         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1345         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1348
1349 static int __wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1350                                        struct wait_page_queue *wait, bool set)
1351 {
1352         struct wait_queue_head *q = page_waitqueue(page);
1353         int ret = 0;
1354
1355         wait->page = page;
1356         wait->bit_nr = PG_locked;
1357
1358         spin_lock_irq(&q->lock);
1359         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1360         SetPageWaiters(page);
1361         if (set)
1362                 ret = !trylock_page(page);
1363         else
1364                 ret = PageLocked(page);
1365         /*
1366          * If we were succesful now, we know we're still on the
1367          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1368          * safe to remove and return success, we know the callback
1369          * isn't going to trigger.
1370          */
1371         if (!ret)
1372                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1373         else
1374                 ret = -EIOCBQUEUED;
1375         spin_unlock_irq(&q->lock);
1376         return ret;
1377 }
1378
1379 static int wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1380                                      struct wait_page_queue *wait)
1381 {
1382         if (!PageLocked(page))
1383                 return 0;
1384         return __wait_on_page_locked_async(compound_head(page), wait, false);
1385 }
1386
1387 /**
1388  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1389  * @page: The page to wait for.
1390  *
1391  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1392  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1393  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1394  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1395  * dereference @page.
1396  */
1397 void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page)
1398 {
1399         wait_queue_head_t *q;
1400
1401         page = compound_head(page);
1402         q = page_waitqueue(page);
1403         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE, DROP);
1404 }
1405
1406 /**
1407  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1408  * @page: Page defining the wait queue of interest
1409  * @waiter: Waiter to add to the queue
1410  *
1411  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1412  */
1413 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1414 {
1415         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1416         unsigned long flags;
1417
1418         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1419         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1420         SetPageWaiters(page);
1421         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1422 }
1423 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1424
1425 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1426
1427 /*
1428  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1429  *
1430  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1431  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1432  * not support that special operation, we just do this all by hand
1433  * instead.
1434  *
1435  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1436  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1437  * in the same byte as PG_locked.
1438  */
1439 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1440 {
1441         clear_bit_unlock(nr, mem);
1442         /* smp_mb__after_atomic(); */
1443         return test_bit(PG_waiters, mem);
1444 }
1445
1446 #endif
1447
1448 /**
1449  * unlock_page - unlock a locked page
1450  * @page: the page
1451  *
1452  * Unlocks the page and wakes up sleepers in wait_on_page_locked().
1453  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1454  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1455  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1456  *
1457  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1458  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1459  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1460  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1461  * test the sign bit).
1462  */
1463 void unlock_page(struct page *page)
1464 {
1465         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1466         page = compound_head(page);
1467         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1468         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1469                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1470 }
1471 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1472
1473 /**
1474  * end_page_writeback - end writeback against a page
1475  * @page: the page
1476  */
1477 void end_page_writeback(struct page *page)
1478 {
1479         /*
1480          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1481          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1482          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1483          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1484          * ever page writeback.
1485          */
1486         if (PageReclaim(page)) {
1487                 ClearPageReclaim(page);
1488                 rotate_reclaimable_page(page);
1489         }
1490
1491         /*
1492          * Writeback does not hold a page reference of its own, relying
1493          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1494          * But here we must make sure that the page is not freed and
1495          * reused before the wake_up_page().
1496          */
1497         get_page(page);
1498         if (!test_clear_page_writeback(page))
1499                 BUG();
1500
1501         smp_mb__after_atomic();
1502         wake_up_page(page, PG_writeback);
1503         put_page(page);
1504 }
1505 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1506
1507 /*
1508  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1509  * flags appropriately
1510  */
1511 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1512 {
1513         if (!is_write) {
1514                 if (!err) {
1515                         SetPageUptodate(page);
1516                 } else {
1517                         ClearPageUptodate(page);
1518                         SetPageError(page);
1519                 }
1520                 unlock_page(page);
1521         } else {
1522                 if (err) {
1523                         struct address_space *mapping;
1524
1525                         SetPageError(page);
1526                         mapping = page_mapping(page);
1527                         if (mapping)
1528                                 mapping_set_error(mapping, err);
1529                 }
1530                 end_page_writeback(page);
1531         }
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1534
1535 /**
1536  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1537  * @__page: the page to lock
1538  */
1539 void __lock_page(struct page *__page)
1540 {
1541         struct page *page = compound_head(__page);
1542         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1543         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1544                                 EXCLUSIVE);
1545 }
1546 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1547
1548 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1549 {
1550         struct page *page = compound_head(__page);
1551         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1552         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1553                                         EXCLUSIVE);
1554 }
1555 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1556
1557 int __lock_page_async(struct page *page, struct wait_page_queue *wait)
1558 {
1559         return __wait_on_page_locked_async(page, wait, true);
1560 }
1561
1562 /*
1563  * Return values:
1564  * 1 - page is locked; mmap_lock is still held.
1565  * 0 - page is not locked.
1566  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1567  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1568  *     which case mmap_lock is still held.
1569  *
1570  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1571  * with the page locked and the mmap_lock unperturbed.
1572  */
1573 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1574                          unsigned int flags)
1575 {
1576         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1577                 /*
1578                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1579                  * even though return 0.
1580                  */
1581                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1582                         return 0;
1583
1584                 mmap_read_unlock(mm);
1585                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1586                         wait_on_page_locked_killable(page);
1587                 else
1588                         wait_on_page_locked(page);
1589                 return 0;
1590         } else {
1591                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1592                         int ret;
1593
1594                         ret = __lock_page_killable(page);
1595                         if (ret) {
1596                                 mmap_read_unlock(mm);
1597                                 return 0;
1598                         }
1599                 } else
1600                         __lock_page(page);
1601                 return 1;
1602         }
1603 }
1604
1605 /**
1606  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1607  * @mapping: Mapping.
1608  * @index: Index.
1609  * @max_scan: Maximum range to search.
1610  *
1611  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1612  * gap with the lowest index.
1613  *
1614  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1615  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1616  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1617  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1618  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1619  *
1620  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1621  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1622  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1623  */
1624 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1625                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1626 {
1627         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1628
1629         while (max_scan--) {
1630                 void *entry = xas_next(&xas);
1631                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1632                         break;
1633                 if (xas.xa_index == 0)
1634                         break;
1635         }
1636
1637         return xas.xa_index;
1638 }
1639 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1640
1641 /**
1642  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1643  * @mapping: Mapping.
1644  * @index: Index.
1645  * @max_scan: Maximum range to search.
1646  *
1647  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1648  * gap with the highest index.
1649  *
1650  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1651  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1652  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1653  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1654  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1655  *
1656  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1657  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1658  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1659  */
1660 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1661                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1662 {
1663         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1664
1665         while (max_scan--) {
1666                 void *entry = xas_prev(&xas);
1667                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1668                         break;
1669                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1670                         break;
1671         }
1672
1673         return xas.xa_index;
1674 }
1675 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1676
1677 /**
1678  * find_get_entry - find and get a page cache entry
1679  * @mapping: the address_space to search
1680  * @index: The page cache index.
1681  *
1682  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1683  * page cache page, the head page is returned with an increased refcount.
1684  *
1685  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1686  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1687  *
1688  * Return: The head page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1689  */
1690 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1691 {
1692         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1693         struct page *page;
1694
1695         rcu_read_lock();
1696 repeat:
1697         xas_reset(&xas);
1698         page = xas_load(&xas);
1699         if (xas_retry(&xas, page))
1700                 goto repeat;
1701         /*
1702          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1703          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1704          */
1705         if (!page || xa_is_value(page))
1706                 goto out;
1707
1708         if (!page_cache_get_speculative(page))
1709                 goto repeat;
1710
1711         /*
1712          * Has the page moved or been split?
1713          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1714          * include/linux/pagemap.h for details.
1715          */
1716         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1717                 put_page(page);
1718                 goto repeat;
1719         }
1720 out:
1721         rcu_read_unlock();
1722
1723         return page;
1724 }
1725
1726 /**
1727  * find_lock_entry - Locate and lock a page cache entry.
1728  * @mapping: The address_space to search.
1729  * @index: The page cache index.
1730  *
1731  * Looks up the page at @mapping & @index.  If there is a page in the
1732  * cache, the head page is returned locked and with an increased refcount.
1733  *
1734  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1735  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1736  *
1737  * Context: May sleep.
1738  * Return: The head page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1739  */
1740 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1741 {
1742         struct page *page;
1743
1744 repeat:
1745         page = find_get_entry(mapping, index);
1746         if (page && !xa_is_value(page)) {
1747                 lock_page(page);
1748                 /* Has the page been truncated? */
1749                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1750                         unlock_page(page);
1751                         put_page(page);
1752                         goto repeat;
1753                 }
1754                 VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, index), page);
1755         }
1756         return page;
1757 }
1758
1759 /**
1760  * pagecache_get_page - Find and get a reference to a page.
1761  * @mapping: The address_space to search.
1762  * @index: The page index.
1763  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the page is returned.
1764  * @gfp_mask: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1765  *
1766  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1767  *
1768  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1769  *
1770  * * %FGP_ACCESSED - The page will be marked accessed.
1771  * * %FGP_LOCK - The page is returned locked.
1772  * * %FGP_HEAD - If the page is present and a THP, return the head page
1773  *   rather than the exact page specified by the index.
1774  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1775  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU list.
1776  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1777  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1778  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1779  *   returning so the caller can do the same dance.
1780  * * %FGP_WRITE - The page will be written
1781  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp mask
1782  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock
1783  *
1784  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1785  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1786  *
1787  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1788  *
1789  * Return: The found page or %NULL otherwise.
1790  */
1791 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1792                 int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1793 {
1794         struct page *page;
1795
1796 repeat:
1797         page = find_get_entry(mapping, index);
1798         if (xa_is_value(page))
1799                 page = NULL;
1800         if (!page)
1801                 goto no_page;
1802
1803         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1804                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1805                         if (!trylock_page(page)) {
1806                                 put_page(page);
1807                                 return NULL;
1808                         }
1809                 } else {
1810                         lock_page(page);
1811                 }
1812
1813                 /* Has the page been truncated? */
1814                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1815                         unlock_page(page);
1816                         put_page(page);
1817                         goto repeat;
1818                 }
1819                 VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, index), page);
1820         }
1821
1822         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1823                 mark_page_accessed(page);
1824         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1825                 /* Clear idle flag for buffer write */
1826                 if (page_is_idle(page))
1827                         clear_page_idle(page);
1828         }
1829         if (!(fgp_flags & FGP_HEAD))
1830                 page = find_subpage(page, index);
1831
1832 no_page:
1833         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1834                 int err;
1835                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1836                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1837                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1838                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1839
1840                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1841                 if (!page)
1842                         return NULL;
1843
1844                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1845                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1846
1847                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1848                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1849                         __SetPageReferenced(page);
1850
1851                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask);
1852                 if (unlikely(err)) {
1853                         put_page(page);
1854                         page = NULL;
1855                         if (err == -EEXIST)
1856                                 goto repeat;
1857                 }
1858
1859                 /*
1860                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1861                  * an unlocked page.
1862                  */
1863                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1864                         unlock_page(page);
1865         }
1866
1867         return page;
1868 }
1869 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1870
1871 /**
1872  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1873  * @mapping:    The address_space to search
1874  * @start:      The starting page cache index
1875  * @nr_entries: The maximum number of entries
1876  * @entries:    Where the resulting entries are placed
1877  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1878  *
1879  * find_get_entries() will search for and return a group of up to
1880  * @nr_entries entries in the mapping.  The entries are placed at
1881  * @entries.  find_get_entries() takes a reference against any actual
1882  * pages it returns.
1883  *
1884  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1885  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1886  * not-present pages.
1887  *
1888  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1889  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1890  *
1891  * If it finds a Transparent Huge Page, head or tail, find_get_entries()
1892  * stops at that page: the caller is likely to have a better way to handle
1893  * the compound page as a whole, and then skip its extent, than repeatedly
1894  * calling find_get_entries() to return all its tails.
1895  *
1896  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1897  */
1898 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping,
1899                           pgoff_t start, unsigned int nr_entries,
1900                           struct page **entries, pgoff_t *indices)
1901 {
1902         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1903         struct page *page;
1904         unsigned int ret = 0;
1905
1906         if (!nr_entries)
1907                 return 0;
1908
1909         rcu_read_lock();
1910         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
1911                 if (xas_retry(&xas, page))
1912                         continue;
1913                 /*
1914                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1915                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1916                  * without attempting to raise page count.
1917                  */
1918                 if (xa_is_value(page))
1919                         goto export;
1920
1921                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1922                         goto retry;
1923
1924                 /* Has the page moved or been split? */
1925                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1926                         goto put_page;
1927
1928                 /*
1929                  * Terminate early on finding a THP, to allow the caller to
1930                  * handle it all at once; but continue if this is hugetlbfs.
1931                  */
1932                 if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
1933                         page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1934                         nr_entries = ret + 1;
1935                 }
1936 export:
1937                 indices[ret] = xas.xa_index;
1938                 entries[ret] = page;
1939                 if (++ret == nr_entries)
1940                         break;
1941                 continue;
1942 put_page:
1943                 put_page(page);
1944 retry:
1945                 xas_reset(&xas);
1946         }
1947         rcu_read_unlock();
1948         return ret;
1949 }
1950
1951 /**
1952  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
1953  * @mapping:    The address_space to search
1954  * @start:      The starting page index
1955  * @end:        The final page index (inclusive)
1956  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1957  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1958  *
1959  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
1960  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
1961  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
1962  * a reference against the returned pages.
1963  *
1964  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1965  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1966  * We also update @start to index the next page for the traversal.
1967  *
1968  * Return: the number of pages which were found. If this number is
1969  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
1970  * reached.
1971  */
1972 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
1973                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
1974                               struct page **pages)
1975 {
1976         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
1977         struct page *page;
1978         unsigned ret = 0;
1979
1980         if (unlikely(!nr_pages))
1981                 return 0;
1982
1983         rcu_read_lock();
1984         xas_for_each(&xas, page, end) {
1985                 if (xas_retry(&xas, page))
1986                         continue;
1987                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
1988                 if (xa_is_value(page))
1989                         continue;
1990
1991                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1992                         goto retry;
1993
1994                 /* Has the page moved or been split? */
1995                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1996                         goto put_page;
1997
1998                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1999                 if (++ret == nr_pages) {
2000                         *start = xas.xa_index + 1;
2001                         goto out;
2002                 }
2003                 continue;
2004 put_page:
2005                 put_page(page);
2006 retry:
2007                 xas_reset(&xas);
2008         }
2009
2010         /*
2011          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2012          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2013          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2014          * already broken anyway.
2015          */
2016         if (end == (pgoff_t)-1)
2017                 *start = (pgoff_t)-1;
2018         else
2019                 *start = end + 1;
2020 out:
2021         rcu_read_unlock();
2022
2023         return ret;
2024 }
2025
2026 /**
2027  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2028  * @mapping:    The address_space to search
2029  * @index:      The starting page index
2030  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2031  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2032  *
2033  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
2034  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
2035  *
2036  * Return: the number of pages which were found.
2037  */
2038 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2039                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2040 {
2041         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2042         struct page *page;
2043         unsigned int ret = 0;
2044
2045         if (unlikely(!nr_pages))
2046                 return 0;
2047
2048         rcu_read_lock();
2049         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
2050                 if (xas_retry(&xas, page))
2051                         continue;
2052                 /*
2053                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2054                  * No current caller is looking for DAX entries.
2055                  */
2056                 if (xa_is_value(page))
2057                         break;
2058
2059                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2060                         goto retry;
2061
2062                 /* Has the page moved or been split? */
2063                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2064                         goto put_page;
2065
2066                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2067                 if (++ret == nr_pages)
2068                         break;
2069                 continue;
2070 put_page:
2071                 put_page(page);
2072 retry:
2073                 xas_reset(&xas);
2074         }
2075         rcu_read_unlock();
2076         return ret;
2077 }
2078 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2079
2080 /**
2081  * find_get_pages_range_tag - find and return pages in given range matching @tag
2082  * @mapping:    the address_space to search
2083  * @index:      the starting page index
2084  * @end:        The final page index (inclusive)
2085  * @tag:        the tag index
2086  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2087  * @pages:      where the resulting pages are placed
2088  *
2089  * Like find_get_pages, except we only return pages which are tagged with
2090  * @tag.   We update @index to index the next page for the traversal.
2091  *
2092  * Return: the number of pages which were found.
2093  */
2094 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2095                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2096                         struct page **pages)
2097 {
2098         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2099         struct page *page;
2100         unsigned ret = 0;
2101
2102         if (unlikely(!nr_pages))
2103                 return 0;
2104
2105         rcu_read_lock();
2106         xas_for_each_marked(&xas, page, end, tag) {
2107                 if (xas_retry(&xas, page))
2108                         continue;
2109                 /*
2110                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2111                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2112                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2113                  */
2114                 if (xa_is_value(page))
2115                         continue;
2116
2117                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2118                         goto retry;
2119
2120                 /* Has the page moved or been split? */
2121                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2122                         goto put_page;
2123
2124                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2125                 if (++ret == nr_pages) {
2126                         *index = xas.xa_index + 1;
2127                         goto out;
2128                 }
2129                 continue;
2130 put_page:
2131                 put_page(page);
2132 retry:
2133                 xas_reset(&xas);
2134         }
2135
2136         /*
2137          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2138          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2139          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2140          * broken anyway.
2141          */
2142         if (end == (pgoff_t)-1)
2143                 *index = (pgoff_t)-1;
2144         else
2145                 *index = end + 1;
2146 out:
2147         rcu_read_unlock();
2148
2149         return ret;
2150 }
2151 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2152
2153 /*
2154  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2155  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2156  *
2157  *      ---R__________________________________________B__________
2158  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2159  *
2160  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2161  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2162  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2163  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2164  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2165  *
2166  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2167  */
2168 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2169 {
2170         ra->ra_pages /= 4;
2171 }
2172
2173 /**
2174  * generic_file_buffered_read - generic file read routine
2175  * @iocb:       the iocb to read
2176  * @iter:       data destination
2177  * @written:    already copied
2178  *
2179  * This is a generic file read routine, and uses the
2180  * mapping->a_ops->readpage() function for the actual low-level stuff.
2181  *
2182  * This is really ugly. But the goto's actually try to clarify some
2183  * of the logic when it comes to error handling etc.
2184  *
2185  * Return:
2186  * * total number of bytes copied, including those the were already @written
2187  * * negative error code if nothing was copied
2188  */
2189 ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
2190                 struct iov_iter *iter, ssize_t written)
2191 {
2192         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2193         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2194         struct inode *inode = mapping->host;
2195         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2196         loff_t *ppos = &iocb->ki_pos;
2197         pgoff_t index;
2198         pgoff_t last_index;
2199         pgoff_t prev_index;
2200         unsigned long offset;      /* offset into pagecache page */
2201         unsigned int prev_offset;
2202         int error = 0;
2203
2204         if (unlikely(*ppos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2205                 return 0;
2206         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2207
2208         index = *ppos >> PAGE_SHIFT;
2209         prev_index = ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
2210         prev_offset = ra->prev_pos & (PAGE_SIZE-1);
2211         last_index = (*ppos + iter->count + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
2212         offset = *ppos & ~PAGE_MASK;
2213
2214         /*
2215          * If we've already successfully copied some data, then we
2216          * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2217          * an async read NOWAIT at that point.
2218          */
2219         if (written && (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ))
2220                 iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2221
2222         for (;;) {
2223                 struct page *page;
2224                 pgoff_t end_index;
2225                 loff_t isize;
2226                 unsigned long nr, ret;
2227
2228                 cond_resched();
2229 find_page:
2230                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2231                         error = -EINTR;
2232                         goto out;
2233                 }
2234
2235                 page = find_get_page(mapping, index);
2236                 if (!page) {
2237                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2238                                 goto would_block;
2239                         page_cache_sync_readahead(mapping,
2240                                         ra, filp,
2241                                         index, last_index - index);
2242                         page = find_get_page(mapping, index);
2243                         if (unlikely(page == NULL))
2244                                 goto no_cached_page;
2245                 }
2246                 if (PageReadahead(page)) {
2247                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO) {
2248                                 put_page(page);
2249                                 goto out;
2250                         }
2251                         page_cache_async_readahead(mapping,
2252                                         ra, filp, page,
2253                                         index, last_index - index);
2254                 }
2255                 if (!PageUptodate(page)) {
2256                         /*
2257                          * See comment in do_read_cache_page on why
2258                          * wait_on_page_locked is used to avoid unnecessarily
2259                          * serialisations and why it's safe.
2260                          */
2261                         if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) {
2262                                 if (written) {
2263                                         put_page(page);
2264                                         goto out;
2265                                 }
2266                                 error = wait_on_page_locked_async(page,
2267                                                                 iocb->ki_waitq);
2268                         } else {
2269                                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2270                                         put_page(page);
2271                                         goto would_block;
2272                                 }
2273                                 error = wait_on_page_locked_killable(page);
2274                         }
2275                         if (unlikely(error))
2276                                 goto readpage_error;
2277                         if (PageUptodate(page))
2278                                 goto page_ok;
2279
2280                         if (inode->i_blkbits == PAGE_SHIFT ||
2281                                         !mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2282                                 goto page_not_up_to_date;
2283                         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2284                         if (unlikely(iov_iter_is_pipe(iter)))
2285                                 goto page_not_up_to_date;
2286                         if (!trylock_page(page))
2287                                 goto page_not_up_to_date;
2288                         /* Did it get truncated before we got the lock? */
2289                         if (!page->mapping)
2290                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2291                         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page,
2292                                                         offset, iter->count))
2293                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2294                         unlock_page(page);
2295                 }
2296 page_ok:
2297                 /*
2298                  * i_size must be checked after we know the page is Uptodate.
2299                  *
2300                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2301                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2302                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2303                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2304                  */
2305
2306                 isize = i_size_read(inode);
2307                 end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
2308                 if (unlikely(!isize || index > end_index)) {
2309                         put_page(page);
2310                         goto out;
2311                 }
2312
2313                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
2314                 nr = PAGE_SIZE;
2315                 if (index == end_index) {
2316                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_MASK) + 1;
2317                         if (nr <= offset) {
2318                                 put_page(page);
2319                                 goto out;
2320                         }
2321                 }
2322                 nr = nr - offset;
2323
2324                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
2325                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
2326                  * before reading the page on the kernel side.
2327                  */
2328                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
2329                         flush_dcache_page(page);
2330
2331                 /*
2332                  * When a sequential read accesses a page several times,
2333                  * only mark it as accessed the first time.
2334                  */
2335                 if (prev_index != index || offset != prev_offset)
2336                         mark_page_accessed(page);
2337                 prev_index = index;
2338
2339                 /*
2340                  * Ok, we have the page, and it's up-to-date, so
2341                  * now we can copy it to user space...
2342                  */
2343
2344                 ret = copy_page_to_iter(page, offset, nr, iter);
2345                 offset += ret;
2346                 index += offset >> PAGE_SHIFT;
2347                 offset &= ~PAGE_MASK;
2348                 prev_offset = offset;
2349
2350                 put_page(page);
2351                 written += ret;
2352                 if (!iov_iter_count(iter))
2353                         goto out;
2354                 if (ret < nr) {
2355                         error = -EFAULT;
2356                         goto out;
2357                 }
2358                 continue;
2359
2360 page_not_up_to_date:
2361                 /* Get exclusive access to the page ... */
2362                 if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) {
2363                         if (written) {
2364                                 put_page(page);
2365                                 goto out;
2366                         }
2367                         error = lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2368                 } else {
2369                         error = lock_page_killable(page);
2370                 }
2371                 if (unlikely(error))
2372                         goto readpage_error;
2373
2374 page_not_up_to_date_locked:
2375                 /* Did it get truncated before we got the lock? */
2376                 if (!page->mapping) {
2377                         unlock_page(page);
2378                         put_page(page);
2379                         continue;
2380                 }
2381
2382                 /* Did somebody else fill it already? */
2383                 if (PageUptodate(page)) {
2384                         unlock_page(page);
2385                         goto page_ok;
2386                 }
2387
2388 readpage:
2389                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT)) {
2390                         unlock_page(page);
2391                         put_page(page);
2392                         goto would_block;
2393                 }
2394                 /*
2395                  * A previous I/O error may have been due to temporary
2396                  * failures, eg. multipath errors.
2397                  * PG_error will be set again if readpage fails.
2398                  */
2399                 ClearPageError(page);
2400                 /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2401                 error = mapping->a_ops->readpage(filp, page);
2402
2403                 if (unlikely(error)) {
2404                         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE) {
2405                                 put_page(page);
2406                                 error = 0;
2407                                 goto find_page;
2408                         }
2409                         goto readpage_error;
2410                 }
2411
2412                 if (!PageUptodate(page)) {
2413                         if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) {
2414                                 if (written) {
2415                                         put_page(page);
2416                                         goto out;
2417                                 }
2418                                 error = lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2419                         } else {
2420                                 error = lock_page_killable(page);
2421                         }
2422
2423                         if (unlikely(error))
2424                                 goto readpage_error;
2425                         if (!PageUptodate(page)) {
2426                                 if (page->mapping == NULL) {
2427                                         /*
2428                                          * invalidate_mapping_pages got it
2429                                          */
2430                                         unlock_page(page);
2431                                         put_page(page);
2432                                         goto find_page;
2433                                 }
2434                                 unlock_page(page);
2435                                 shrink_readahead_size_eio(ra);
2436                                 error = -EIO;
2437                                 goto readpage_error;
2438                         }
2439                         unlock_page(page);
2440                 }
2441
2442                 goto page_ok;
2443
2444 readpage_error:
2445                 /* UHHUH! A synchronous read error occurred. Report it */
2446                 put_page(page);
2447                 goto out;
2448
2449 no_cached_page:
2450                 /*
2451                  * Ok, it wasn't cached, so we need to create a new
2452                  * page..
2453                  */
2454                 page = page_cache_alloc(mapping);
2455                 if (!page) {
2456                         error = -ENOMEM;
2457                         goto out;
2458                 }
2459                 error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2460                                 mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2461                 if (error) {
2462                         put_page(page);
2463                         if (error == -EEXIST) {
2464                                 error = 0;
2465                                 goto find_page;
2466                         }
2467                         goto out;
2468                 }
2469                 goto readpage;
2470         }
2471
2472 would_block:
2473         error = -EAGAIN;
2474 out:
2475         ra->prev_pos = prev_index;
2476         ra->prev_pos <<= PAGE_SHIFT;
2477         ra->prev_pos |= prev_offset;
2478
2479         *ppos = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT) + offset;
2480         file_accessed(filp);
2481         return written ? written : error;
2482 }
2483 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_file_buffered_read);
2484
2485 /**
2486  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2487  * @iocb:       kernel I/O control block
2488  * @iter:       destination for the data read
2489  *
2490  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2491  * that can use the page cache directly.
2492  *
2493  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2494  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2495  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2496  *
2497  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2498  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2499  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2500  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2501  *
2502  * Return:
2503  * * number of bytes copied, even for partial reads
2504  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2505  */
2506 ssize_t
2507 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2508 {
2509         size_t count = iov_iter_count(iter);
2510         ssize_t retval = 0;
2511
2512         if (!count)
2513                 goto out; /* skip atime */
2514
2515         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2516                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2517                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2518                 struct inode *inode = mapping->host;
2519                 loff_t size;
2520
2521                 size = i_size_read(inode);
2522                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2523                         if (filemap_range_has_page(mapping, iocb->ki_pos,
2524                                                    iocb->ki_pos + count - 1))
2525                                 return -EAGAIN;
2526                 } else {
2527                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2528                                                 iocb->ki_pos,
2529                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2530                         if (retval < 0)
2531                                 goto out;
2532                 }
2533
2534                 file_accessed(file);
2535
2536                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2537                 if (retval >= 0) {
2538                         iocb->ki_pos += retval;
2539                         count -= retval;
2540                 }
2541                 iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2542
2543                 /*
2544                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2545                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2546                  * we've already read everything we wanted to, or if
2547                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2548                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2549                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2550                  * DAX files, so don't bother trying.
2551                  */
2552                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2553                     IS_DAX(inode))
2554                         goto out;
2555         }
2556
2557         retval = generic_file_buffered_read(iocb, iter, retval);
2558 out:
2559         return retval;
2560 }
2561 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2562
2563 #ifdef CONFIG_MMU
2564 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2565 /*
2566  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2567  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2568  * @page - the page to lock.
2569  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2570  *
2571  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_lock.
2572  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2573  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_lock then fpin
2574  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2575  */
2576 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2577                                      struct file **fpin)
2578 {
2579         if (trylock_page(page))
2580                 return 1;
2581
2582         /*
2583          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2584          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2585          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2586          */
2587         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2588                 return 0;
2589
2590         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2591         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2592                 if (__lock_page_killable(page)) {
2593                         /*
2594                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2595                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2596                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2597                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2598                          */
2599                         if (*fpin == NULL)
2600                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2601                         return 0;
2602                 }
2603         } else
2604                 __lock_page(page);
2605         return 1;
2606 }
2607
2608
2609 /*
2610  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2611  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2612  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2613  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2614  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2615  */
2616 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2617 {
2618         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2619         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2620         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2621         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, mapping, vmf->pgoff);
2622         struct file *fpin = NULL;
2623         unsigned int mmap_miss;
2624
2625         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2626         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2627                 return fpin;
2628         if (!ra->ra_pages)
2629                 return fpin;
2630
2631         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2632                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2633                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra, ra->ra_pages);
2634                 return fpin;
2635         }
2636
2637         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2638         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2639         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2640                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
2641
2642         /*
2643          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2644          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2645          */
2646         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2647                 return fpin;
2648
2649         /*
2650          * mmap read-around
2651          */
2652         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2653         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
2654         ra->size = ra->ra_pages;
2655         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2656         ractl._index = ra->start;
2657         do_page_cache_ra(&ractl, ra->size, ra->async_size);
2658         return fpin;
2659 }
2660
2661 /*
2662  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2663  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2664  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
2665  */
2666 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2667                                             struct page *page)
2668 {
2669         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2670         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2671         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2672         struct file *fpin = NULL;
2673         unsigned int mmap_miss;
2674         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2675
2676         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2677         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2678                 return fpin;
2679         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2680         if (mmap_miss)
2681                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
2682         if (PageReadahead(page)) {
2683                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2684                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2685                                            page, offset, ra->ra_pages);
2686         }
2687         return fpin;
2688 }
2689
2690 /**
2691  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2692  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2693  *
2694  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2695  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2696  *
2697  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2698  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2699  * having a lot of duplicated code.
2700  *
2701  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
2702  *
2703  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
2704  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2705  *
2706  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
2707  * has not been released.
2708  *
2709  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2710  *
2711  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2712  */
2713 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2714 {
2715         int error;
2716         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2717         struct file *fpin = NULL;
2718         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2719         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2720         struct inode *inode = mapping->host;
2721         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2722         pgoff_t max_off;
2723         struct page *page;
2724         vm_fault_t ret = 0;
2725
2726         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2727         if (unlikely(offset >= max_off))
2728                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2729
2730         /*
2731          * Do we have something in the page cache already?
2732          */
2733         page = find_get_page(mapping, offset);
2734         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2735                 /*
2736                  * We found the page, so try async readahead before
2737                  * waiting for the lock.
2738                  */
2739                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2740         } else if (!page) {
2741                 /* No page in the page cache at all */
2742                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2743                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2744                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2745                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2746 retry_find:
2747                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2748                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2749                                           vmf->gfp_mask);
2750                 if (!page) {
2751                         if (fpin)
2752                                 goto out_retry;
2753                         return VM_FAULT_OOM;
2754                 }
2755         }
2756
2757         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
2758                 goto out_retry;
2759
2760         /* Did it get truncated? */
2761         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
2762                 unlock_page(page);
2763                 put_page(page);
2764                 goto retry_find;
2765         }
2766         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
2767
2768         /*
2769          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
2770          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
2771          */
2772         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
2773                 goto page_not_uptodate;
2774
2775         /*
2776          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
2777          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
2778          * redo the fault.
2779          */
2780         if (fpin) {
2781                 unlock_page(page);
2782                 goto out_retry;
2783         }
2784
2785         /*
2786          * Found the page and have a reference on it.
2787          * We must recheck i_size under page lock.
2788          */
2789         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2790         if (unlikely(offset >= max_off)) {
2791                 unlock_page(page);
2792                 put_page(page);
2793                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2794         }
2795
2796         vmf->page = page;
2797         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
2798
2799 page_not_uptodate:
2800         /*
2801          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
2802          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
2803          * because there really aren't any performance issues here
2804          * and we need to check for errors.
2805          */
2806         ClearPageError(page);
2807         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2808         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2809         if (!error) {
2810                 wait_on_page_locked(page);
2811                 if (!PageUptodate(page))
2812                         error = -EIO;
2813         }
2814         if (fpin)
2815                 goto out_retry;
2816         put_page(page);
2817
2818         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2819                 goto retry_find;
2820
2821         shrink_readahead_size_eio(ra);
2822         return VM_FAULT_SIGBUS;
2823
2824 out_retry:
2825         /*
2826          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
2827          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
2828          * page.
2829          */
2830         if (page)
2831                 put_page(page);
2832         if (fpin)
2833                 fput(fpin);
2834         return ret | VM_FAULT_RETRY;
2835 }
2836 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
2837
2838 void filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2839                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
2840 {
2841         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2842         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2843         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
2844         unsigned long max_idx;
2845         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
2846         struct page *head, *page;
2847         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
2848
2849         rcu_read_lock();
2850         xas_for_each(&xas, head, end_pgoff) {
2851                 if (xas_retry(&xas, head))
2852                         continue;
2853                 if (xa_is_value(head))
2854                         goto next;
2855
2856                 /*
2857                  * Check for a locked page first, as a speculative
2858                  * reference may adversely influence page migration.
2859                  */
2860                 if (PageLocked(head))
2861                         goto next;
2862                 if (!page_cache_get_speculative(head))
2863                         goto next;
2864
2865                 /* Has the page moved or been split? */
2866                 if (unlikely(head != xas_reload(&xas)))
2867                         goto skip;
2868                 page = find_subpage(head, xas.xa_index);
2869
2870                 if (!PageUptodate(head) ||
2871                                 PageReadahead(page) ||
2872                                 PageHWPoison(page))
2873                         goto skip;
2874                 if (!trylock_page(head))
2875                         goto skip;
2876
2877                 if (head->mapping != mapping || !PageUptodate(head))
2878                         goto unlock;
2879
2880                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
2881                 if (xas.xa_index >= max_idx)
2882                         goto unlock;
2883
2884                 if (mmap_miss > 0)
2885                         mmap_miss--;
2886
2887                 vmf->address += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
2888                 if (vmf->pte)
2889                         vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
2890                 last_pgoff = xas.xa_index;
2891                 if (alloc_set_pte(vmf, page))
2892                         goto unlock;
2893                 unlock_page(head);
2894                 goto next;
2895 unlock:
2896                 unlock_page(head);
2897 skip:
2898                 put_page(head);
2899 next:
2900                 /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
2901                 if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd))
2902                         break;
2903         }
2904         rcu_read_unlock();
2905         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
2906 }
2907 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
2908
2909 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2910 {
2911         struct page *page = vmf->page;
2912         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2913         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
2914
2915         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2916         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2917         lock_page(page);
2918         if (page->mapping != inode->i_mapping) {
2919                 unlock_page(page);
2920                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2921                 goto out;
2922         }
2923         /*
2924          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
2925          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
2926          * see the dirty page and writeprotect it again.
2927          */
2928         set_page_dirty(page);
2929         wait_for_stable_page(page);
2930 out:
2931         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2932         return ret;
2933 }
2934
2935 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
2936         .fault          = filemap_fault,
2937         .map_pages      = filemap_map_pages,
2938         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
2939 };
2940
2941 /* This is used for a general mmap of a disk file */
2942
2943 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2944 {
2945         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2946
2947         if (!mapping->a_ops->readpage)
2948                 return -ENOEXEC;
2949         file_accessed(file);
2950         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
2951         return 0;
2952 }
2953
2954 /*
2955  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
2956  */
2957 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2958 {
2959         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
2960                 return -EINVAL;
2961         return generic_file_mmap(file, vma);
2962 }
2963 #else
2964 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2965 {
2966         return VM_FAULT_SIGBUS;
2967 }
2968 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2969 {
2970         return -ENOSYS;
2971 }
2972 int generic_file_readonly_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2973 {
2974         return -ENOSYS;
2975 }
2976 #endif /* CONFIG_MMU */
2977
2978 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
2979 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
2980 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
2981
2982 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
2983 {
2984         if (!IS_ERR(page)) {
2985                 wait_on_page_locked(page);
2986                 if (!PageUptodate(page)) {
2987                         put_page(page);
2988                         page = ERR_PTR(-EIO);
2989                 }
2990         }
2991         return page;
2992 }
2993
2994 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
2995                                 pgoff_t index,
2996                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2997                                 void *data,
2998                                 gfp_t gfp)
2999 {
3000         struct page *page;
3001         int err;
3002 repeat:
3003         page = find_get_page(mapping, index);
3004         if (!page) {
3005                 page = __page_cache_alloc(gfp);
3006                 if (!page)
3007                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3008                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
3009                 if (unlikely(err)) {
3010                         put_page(page);
3011                         if (err == -EEXIST)
3012                                 goto repeat;
3013                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3014                         return ERR_PTR(err);
3015                 }
3016
3017 filler:
3018                 if (filler)
3019                         err = filler(data, page);
3020                 else
3021                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
3022
3023                 if (err < 0) {
3024                         put_page(page);
3025                         return ERR_PTR(err);
3026                 }
3027
3028                 page = wait_on_page_read(page);
3029                 if (IS_ERR(page))
3030                         return page;
3031                 goto out;
3032         }
3033         if (PageUptodate(page))
3034                 goto out;
3035
3036         /*
3037          * Page is not up to date and may be locked due to one of the following
3038          * case a: Page is being filled and the page lock is held
3039          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
3040          * case c: Truncation in progress (page locked)
3041          * case d: Reclaim in progress
3042          *
3043          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
3044          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
3045          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
3046          *    page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
3047          *    it's a race vs truncate race.
3048          * Case b, the page will not be up to date
3049          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
3050          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
3051          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
3052          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
3053          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
3054          *    released before return.
3055          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
3056          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
3057          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
3058          *    no need to serialise with page lock.
3059          *
3060          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
3061          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
3062          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
3063          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
3064          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
3065          * wait on the same page for IO to complete.
3066          */
3067         wait_on_page_locked(page);
3068         if (PageUptodate(page))
3069                 goto out;
3070
3071         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
3072         lock_page(page);
3073
3074         /* Case c or d, restart the operation */
3075         if (!page->mapping) {
3076                 unlock_page(page);
3077                 put_page(page);
3078                 goto repeat;
3079         }
3080
3081         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3082         if (PageUptodate(page)) {
3083                 unlock_page(page);
3084                 goto out;
3085         }
3086
3087         /*
3088          * A previous I/O error may have been due to temporary
3089          * failures.
3090          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3091          * set again if read page fails.
3092          */
3093         ClearPageError(page);
3094         goto filler;
3095
3096 out:
3097         mark_page_accessed(page);
3098         return page;
3099 }
3100
3101 /**
3102  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
3103  * @mapping:    the page's address_space
3104  * @index:      the page index
3105  * @filler:     function to perform the read
3106  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3107  *
3108  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3109  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3110  *
3111  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3112  *
3113  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3114  */
3115 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3116                                 pgoff_t index,
3117                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3118                                 void *data)
3119 {
3120         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3121                         mapping_gfp_mask(mapping));
3122 }
3123 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3124
3125 /**
3126  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3127  * @mapping:    the page's address_space
3128  * @index:      the page index
3129  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3130  *
3131  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3132  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3133  *
3134  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3135  *
3136  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3137  */
3138 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3139                                 pgoff_t index,
3140                                 gfp_t gfp)
3141 {
3142         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3143 }
3144 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3145
3146 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3147                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3148                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3149 {
3150         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3151
3152         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3153                                                         pagep, fsdata);
3154 }
3155 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3156
3157 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3158                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3159                                 struct page *page, void *fsdata)
3160 {
3161         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3162
3163         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3164 }
3165 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3166
3167 /*
3168  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3169  */
3170 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3171 {
3172         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3173         char pathname[128];
3174         struct inode *inode = file_inode(filp);
3175         char *path;
3176
3177         errseq_set(&inode->i_mapping->wb_err, -EIO);
3178         if (__ratelimit(&_rs)) {
3179                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3180                 if (IS_ERR(path))
3181                         path = "(unknown)";
3182                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3183                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3184                         current->comm);
3185         }
3186 }
3187
3188 ssize_t
3189 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3190 {
3191         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3192         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3193         struct inode    *inode = mapping->host;
3194         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3195         ssize_t         written;
3196         size_t          write_len;
3197         pgoff_t         end;
3198
3199         write_len = iov_iter_count(from);
3200         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3201
3202         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3203                 /* If there are pages to writeback, return */
3204                 if (filemap_range_has_page(inode->i_mapping, pos,
3205                                            pos + write_len - 1))
3206                         return -EAGAIN;
3207         } else {
3208                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3209                                                         pos + write_len - 1);
3210                 if (written)
3211                         goto out;
3212         }
3213
3214         /*
3215          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3216          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3217          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3218          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3219          */
3220         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3221                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3222         /*
3223          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3224          * to buffered write.
3225          */
3226         if (written) {
3227                 if (written == -EBUSY)
3228                         return 0;
3229                 goto out;
3230         }
3231
3232         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3233
3234         /*
3235          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3236          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3237          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3238          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3239          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3240          * fails, tough, the write still worked...
3241          *
3242          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3243          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3244          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3245          * them by removing it completely.
3246          *
3247          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3248          *
3249          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3250          */
3251         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3252             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3253                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3254
3255         if (written > 0) {
3256                 pos += written;
3257                 write_len -= written;
3258                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3259                         i_size_write(inode, pos);
3260                         mark_inode_dirty(inode);
3261                 }
3262                 iocb->ki_pos = pos;
3263         }
3264         iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3265 out:
3266         return written;
3267 }
3268 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3269
3270 /*
3271  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3272  * page. This function is specifically for buffered writes.
3273  */
3274 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3275                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3276 {
3277         struct page *page;
3278         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3279
3280         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3281                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3282
3283         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3284                         mapping_gfp_mask(mapping));
3285         if (page)
3286                 wait_for_stable_page(page);
3287
3288         return page;
3289 }
3290 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3291
3292 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3293                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3294 {
3295         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3296         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3297         long status = 0;
3298         ssize_t written = 0;
3299         unsigned int flags = 0;
3300
3301         do {
3302                 struct page *page;
3303                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3304                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3305                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3306                 void *fsdata;
3307
3308                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3309                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3310                                                 iov_iter_count(i));
3311
3312 again:
3313                 /*
3314                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3315                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3316                  * same page as we're writing to, without it being marked
3317                  * up-to-date.
3318                  *
3319                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3320                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3321                  * usercopies are used, below.
3322                  */
3323                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3324                         status = -EFAULT;
3325                         break;
3326                 }
3327
3328                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3329                         status = -EINTR;
3330                         break;
3331                 }
3332
3333                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3334                                                 &page, &fsdata);
3335                 if (unlikely(status < 0))
3336                         break;
3337
3338                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3339                         flush_dcache_page(page);
3340
3341                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3342                 flush_dcache_page(page);
3343
3344                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3345                                                 page, fsdata);
3346                 if (unlikely(status < 0))
3347                         break;
3348                 copied = status;
3349
3350                 cond_resched();
3351
3352                 iov_iter_advance(i, copied);
3353                 if (unlikely(copied == 0)) {
3354                         /*
3355                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3356                          * fall back to a single segment length write.
3357                          *
3358                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3359                          * because not all segments in the iov can be copied at
3360                          * once without a pagefault.
3361                          */
3362                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3363                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3364                         goto again;
3365                 }
3366                 pos += copied;
3367                 written += copied;
3368
3369                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3370         } while (iov_iter_count(i));
3371
3372         return written ? written : status;
3373 }
3374 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3375
3376 /**
3377  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3378  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3379  * @from:       iov_iter with data to write
3380  *
3381  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3382  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3383  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3384  * do direct IO or a standard buffered write.
3385  *
3386  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3387  * object which does not need locking at all.
3388  *
3389  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3390  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3391  * avoid syncing under i_mutex.
3392  *
3393  * Return:
3394  * * number of bytes written, even for truncated writes
3395  * * negative error code if no data has been written at all
3396  */
3397 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3398 {
3399         struct file *file = iocb->ki_filp;
3400         struct address_space * mapping = file->f_mapping;
3401         struct inode    *inode = mapping->host;
3402         ssize_t         written = 0;
3403         ssize_t         err;
3404         ssize_t         status;
3405
3406         /* We can write back this queue in page reclaim */
3407         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3408         err = file_remove_privs(file);
3409         if (err)
3410                 goto out;
3411
3412         err = file_update_time(file);
3413         if (err)
3414                 goto out;
3415
3416         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3417                 loff_t pos, endbyte;
3418
3419                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3420                 /*
3421                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3422                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3423                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3424                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3425                  * page-cache pages correctly).
3426                  */
3427                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3428                         goto out;
3429
3430                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3431                 /*
3432                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3433                  * then we want to return the number of bytes which were
3434                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3435                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3436                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3437                  */
3438                 if (unlikely(status < 0)) {
3439                         err = status;
3440                         goto out;
3441                 }
3442                 /*
3443                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3444                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3445                  * semantics.
3446                  */
3447                 endbyte = pos + status - 1;
3448                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3449                 if (err == 0) {
3450                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3451                         written += status;
3452                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3453                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3454                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3455                 } else {
3456                         /*
3457                          * We don't know how much we wrote, so just return
3458                          * the number of bytes which were direct-written
3459                          */
3460                 }
3461         } else {
3462                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3463                 if (likely(written > 0))
3464                         iocb->ki_pos += written;
3465         }
3466 out:
3467         current->backing_dev_info = NULL;
3468         return written ? written : err;
3469 }
3470 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3471
3472 /**
3473  * generic_file_write_iter - write data to a file
3474  * @iocb:       IO state structure
3475  * @from:       iov_iter with data to write
3476  *
3477  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3478  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3479  * and acquires i_mutex as needed.
3480  * Return:
3481  * * negative error code if no data has been written at all of
3482  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3483  * * number of bytes written, even for truncated writes
3484  */
3485 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3486 {
3487         struct file *file = iocb->ki_filp;
3488         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3489         ssize_t ret;
3490
3491         inode_lock(inode);
3492         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3493         if (ret > 0)
3494                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3495         inode_unlock(inode);
3496
3497         if (ret > 0)
3498                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3499         return ret;
3500 }
3501 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3502
3503 /**
3504  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3505  *
3506  * @page: the page which the kernel is trying to free
3507  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3508  *
3509  * The address_space is to try to release any data against the page
3510  * (presumably at page->private).
3511  *
3512  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3513  * page is known to the local caching routines.
3514  *
3515  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3516  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3517  *
3518  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3519  */
3520 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3521 {
3522         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3523
3524         BUG_ON(!PageLocked(page));
3525         if (PageWriteback(page))
3526                 return 0;
3527
3528         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3529                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3530         return try_to_free_buffers(page);
3531 }
3532
3533 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);