parisc: Mark ex_table entries 32-bit aligned in uaccess.h
[platform/kernel/linux-starfive.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/swapops.h>
25 #include <linux/mman.h>
26 #include <linux/pagemap.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/uio.h>
29 #include <linux/error-injection.h>
30 #include <linux/hash.h>
31 #include <linux/writeback.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/shmem_fs.h>
39 #include <linux/rmap.h>
40 #include <linux/delayacct.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/ramfs.h>
43 #include <linux/page_idle.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->block_dirty_folio)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_rwsem
80  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
81  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
82  *
83  *  ->mmap_lock
84  *    ->i_mmap_rwsem
85  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
86  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
90  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
91  *
92  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
93  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
94  *
95  *  bdi->wb.list_lock
96  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
97  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
98  *
99  *  ->i_mmap_rwsem
100  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
101  *
102  *  ->anon_vma.lock
103  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
104  *
105  *  ->page_table_lock or pte_lock
106  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
107  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
108  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
109  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
110  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
111  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
114  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
115  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
116  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
117  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
118  *    ->private_lock            (zap_pte_range->block_dirty_folio)
119  *
120  * ->i_mmap_rwsem
121  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
122  */
123
124 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
125                                    struct folio *folio, void *shadow)
126 {
127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
128         long nr = 1;
129
130         mapping_set_update(&xas, mapping);
131
132         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
133         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
134                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
135                 nr = folio_nr_pages(folio);
136         }
137
138         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         folio->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
149                 struct folio *folio)
150 {
151         long nr;
152
153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
155                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
156                          current->comm, folio_pfn(folio));
157                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
158                 dump_stack();
159                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
160
161                 if (mapping_exiting(mapping) && !folio_test_large(folio)) {
162                         int mapcount = page_mapcount(&folio->page);
163
164                         if (folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
165                                 /*
166                                  * All vmas have already been torn down, so it's
167                                  * a good bet that actually the page is unmapped
168                                  * and we'd rather not leak it: if we're wrong,
169                                  * another bad page check should catch it later.
170                                  */
171                                 page_mapcount_reset(&folio->page);
172                                 folio_ref_sub(folio, mapcount);
173                         }
174                 }
175         }
176
177         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
178         if (folio_test_hugetlb(folio))
179                 return;
180
181         nr = folio_nr_pages(folio);
182
183         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
184         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
185                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
186                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
187                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
188         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
189                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
190                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
191         }
192
193         /*
194          * At this point folio must be either written or cleaned by
195          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
196          * unwritten data - on ordinary filesystems.
197          *
198          * But it's harmless on in-memory filesystems like tmpfs; and can
199          * occur when a driver which did get_user_pages() sets page dirty
200          * before putting it, while the inode is being finally evicted.
201          *
202          * Below fixes dirty accounting after removing the folio entirely
203          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
204          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
205          * buddy allocator.
206          */
207         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio) &&
208                          mapping_can_writeback(mapping)))
209                 folio_account_cleaned(folio, inode_to_wb(mapping->host));
210 }
211
212 /*
213  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
214  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
215  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
216  */
217 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
218 {
219         struct address_space *mapping = folio->mapping;
220
221         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
222         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
223         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
224 }
225
226 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
227 {
228         void (*free_folio)(struct folio *);
229         int refs = 1;
230
231         free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
232         if (free_folio)
233                 free_folio(folio);
234
235         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
236                 refs = folio_nr_pages(folio);
237         folio_put_refs(folio, refs);
238 }
239
240 /**
241  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
242  * @folio: The folio.
243  *
244  * This must be called only on folios that are locked and have been
245  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
246  * the free list because the caller has a reference on the page.
247  */
248 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
249 {
250         struct address_space *mapping = folio->mapping;
251
252         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
253         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
254         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
255         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
256         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
257         if (mapping_shrinkable(mapping))
258                 inode_add_lru(mapping->host);
259         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
260
261         filemap_free_folio(mapping, folio);
262 }
263
264 /*
265  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
266  * @mapping: the mapping to which folios belong
267  * @fbatch: batch of folios to delete
268  *
269  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
270  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
271  * by page index and is optimised for it to be dense.
272  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
273  * modified).
274  *
275  * The function expects the i_pages lock to be held.
276  */
277 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
278                              struct folio_batch *fbatch)
279 {
280         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
281         long total_pages = 0;
282         int i = 0;
283         struct folio *folio;
284
285         mapping_set_update(&xas, mapping);
286         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
287                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
288                         break;
289
290                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
291                 if (xa_is_value(folio))
292                         continue;
293                 /*
294                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
295                  * pages locked so they are protected from being removed.
296                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
297                  * means our page has been removed, which shouldn't be
298                  * possible because we're holding the PageLock.
299                  */
300                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
301                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
302                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
303                         continue;
304                 }
305
306                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
307
308                 folio->mapping = NULL;
309                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
310
311                 i++;
312                 xas_store(&xas, NULL);
313                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
314         }
315         mapping->nrpages -= total_pages;
316 }
317
318 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
319                                   struct folio_batch *fbatch)
320 {
321         int i;
322
323         if (!folio_batch_count(fbatch))
324                 return;
325
326         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
327         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
328         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
329                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
330
331                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
332                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
333         }
334         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
335         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
336         if (mapping_shrinkable(mapping))
337                 inode_add_lru(mapping->host);
338         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
339
340         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
341                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
342 }
343
344 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
345 {
346         int ret = 0;
347         /* Check for outstanding write errors */
348         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
349             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
350                 ret = -ENOSPC;
351         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
352             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
353                 ret = -EIO;
354         return ret;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
357
358 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
359 {
360         /* Check for outstanding write errors */
361         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
362                 return -EIO;
363         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
364                 return -ENOSPC;
365         return 0;
366 }
367
368 /**
369  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
370  * @mapping:    address space structure to write
371  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
372  *
373  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
374  * writeout.
375  *
376  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
377  */
378 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
379                            struct writeback_control *wbc)
380 {
381         int ret;
382
383         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
384             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
385                 return 0;
386
387         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
388         ret = do_writepages(mapping, wbc);
389         wbc_detach_inode(wbc);
390         return ret;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
393
394 /**
395  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
396  * @mapping:    address space structure to write
397  * @start:      offset in bytes where the range starts
398  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
399  * @sync_mode:  enable synchronous operation
400  *
401  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
402  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
403  *
404  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
405  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
406  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
407  * be waited upon, and not just skipped over.
408  *
409  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
410  */
411 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
412                                 loff_t end, int sync_mode)
413 {
414         struct writeback_control wbc = {
415                 .sync_mode = sync_mode,
416                 .nr_to_write = LONG_MAX,
417                 .range_start = start,
418                 .range_end = end,
419         };
420
421         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
422 }
423
424 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
425         int sync_mode)
426 {
427         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
428 }
429
430 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
431 {
432         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
433 }
434 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
435
436 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
437                                 loff_t end)
438 {
439         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
442
443 /**
444  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
445  * @mapping:    target address_space
446  *
447  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
448  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
449  *
450  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
451  */
452 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
453 {
454         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
455 }
456 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
457
458 /**
459  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
460  * @mapping:           address space within which to check
461  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
462  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
463  *
464  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
465  * direct writing in this range will trigger a writeback.
466  *
467  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
468  * %false otherwise.
469  */
470 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
471                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
472 {
473         struct page *page;
474         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
475         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
476
477         if (end_byte < start_byte)
478                 return false;
479
480         rcu_read_lock();
481         for (;;) {
482                 page = xas_find(&xas, max);
483                 if (xas_retry(&xas, page))
484                         continue;
485                 /* Shadow entries don't count */
486                 if (xa_is_value(page))
487                         continue;
488                 /*
489                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
490                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
491                  * there was a page here recently.
492                  */
493                 break;
494         }
495         rcu_read_unlock();
496
497         return page != NULL;
498 }
499 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
500
501 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
502                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
503 {
504         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
505         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
506         struct pagevec pvec;
507         int nr_pages;
508
509         if (end_byte < start_byte)
510                 return;
511
512         pagevec_init(&pvec);
513         while (index <= end) {
514                 unsigned i;
515
516                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
517                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
518                 if (!nr_pages)
519                         break;
520
521                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
522                         struct page *page = pvec.pages[i];
523
524                         wait_on_page_writeback(page);
525                         ClearPageError(page);
526                 }
527                 pagevec_release(&pvec);
528                 cond_resched();
529         }
530 }
531
532 /**
533  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
534  * @mapping:            address space structure to wait for
535  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
536  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
537  *
538  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
539  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
540  * the address space and return it.
541  *
542  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
543  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
544  * reporting the error.
545  *
546  * Return: error status of the address space.
547  */
548 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
549                             loff_t end_byte)
550 {
551         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
552         return filemap_check_errors(mapping);
553 }
554 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
555
556 /**
557  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
558  * @mapping:            address space structure to wait for
559  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
560  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
561  *
562  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
563  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
564  * this function does not clear error status of the address space.
565  *
566  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
567  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
568  * fsfreeze(8)
569  */
570 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
571                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
572 {
573         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
574         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
577
578 /**
579  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
580  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
581  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
582  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
583  *
584  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
585  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
586  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
587  *
588  * Since the error status of the file is advanced by this function,
589  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
590  * reporting the error.
591  *
592  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
593  */
594 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
595 {
596         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
597
598         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
599         return file_check_and_advance_wb_err(file);
600 }
601 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
602
603 /**
604  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
605  * @mapping: address space structure to wait for
606  *
607  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
608  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
609  * does not clear error status of the address space.
610  *
611  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
612  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
613  * fsfreeze(8)
614  *
615  * Return: error status of the address space.
616  */
617 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
618 {
619         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
620         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
623
624 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
625 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
626 {
627         return mapping->nrpages;
628 }
629
630 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
631                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
632 {
633         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
634         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
635         struct folio *folio;
636
637         if (end_byte < start_byte)
638                 return false;
639
640         rcu_read_lock();
641         xas_for_each(&xas, folio, max) {
642                 if (xas_retry(&xas, folio))
643                         continue;
644                 if (xa_is_value(folio))
645                         continue;
646                 if (folio_test_dirty(folio) || folio_test_locked(folio) ||
647                                 folio_test_writeback(folio))
648                         break;
649         }
650         rcu_read_unlock();
651         return folio != NULL;
652 }
653 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
654
655 /**
656  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
657  * @mapping:    the address_space for the pages
658  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
659  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
660  *
661  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
662  *
663  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
664  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
665  *
666  * Return: error status of the address space.
667  */
668 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
669                                  loff_t lstart, loff_t lend)
670 {
671         int err = 0, err2;
672
673         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
674                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
675                                                  WB_SYNC_ALL);
676                 /*
677                  * Even if the above returned error, the pages may be
678                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
679                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
680                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
681                  */
682                 if (err != -EIO)
683                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
684         }
685         err2 = filemap_check_errors(mapping);
686         if (!err)
687                 err = err2;
688         return err;
689 }
690 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
691
692 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
693 {
694         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
695
696         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
697 }
698 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
699
700 /**
701  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
702  *                                 and advance wb_err to current one
703  * @file: struct file on which the error is being reported
704  *
705  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
706  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
707  * since the file was opened if there haven't been any).
708  *
709  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
710  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
711  *
712  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
713  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
714  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
715  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
716  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
717  *
718  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
719  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
720  * the latest value swapped in for this file descriptor.
721  *
722  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
723  */
724 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
725 {
726         int err = 0;
727         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
728         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
729
730         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
731         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
732                 /* Something changed, must use slow path */
733                 spin_lock(&file->f_lock);
734                 old = file->f_wb_err;
735                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
736                                                 &file->f_wb_err);
737                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
738                 spin_unlock(&file->f_lock);
739         }
740
741         /*
742          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
743          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
744          * that the legacy code would have had on these flags.
745          */
746         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
747         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
748         return err;
749 }
750 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
751
752 /**
753  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
754  * @file:       file pointing to address_space with pages
755  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
756  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
757  *
758  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
759  *
760  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
761  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
762  *
763  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
764  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
765  *
766  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
767  */
768 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
769 {
770         int err = 0, err2;
771         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
772
773         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
774                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
775                                                  WB_SYNC_ALL);
776                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
777                 if (err != -EIO)
778                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
779         }
780         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
781         if (!err)
782                 err = err2;
783         return err;
784 }
785 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
786
787 /**
788  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
789  * @old:        page to be replaced
790  * @new:        page to replace with
791  *
792  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
793  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
794  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
795  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
796  * caller must do that.
797  *
798  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
799  */
800 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
801 {
802         struct folio *fold = page_folio(old);
803         struct folio *fnew = page_folio(new);
804         struct address_space *mapping = old->mapping;
805         void (*free_folio)(struct folio *) = mapping->a_ops->free_folio;
806         pgoff_t offset = old->index;
807         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
808
809         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
810         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
811         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
812
813         get_page(new);
814         new->mapping = mapping;
815         new->index = offset;
816
817         mem_cgroup_migrate(fold, fnew);
818
819         xas_lock_irq(&xas);
820         xas_store(&xas, new);
821
822         old->mapping = NULL;
823         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
824         if (!PageHuge(old))
825                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
826         if (!PageHuge(new))
827                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
828         if (PageSwapBacked(old))
829                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
830         if (PageSwapBacked(new))
831                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
832         xas_unlock_irq(&xas);
833         if (free_folio)
834                 free_folio(fold);
835         folio_put(fold);
836 }
837 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
838
839 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
840                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
841 {
842         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
843         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
844         bool charged = false;
845         long nr = 1;
846
847         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
848         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
849         mapping_set_update(&xas, mapping);
850
851         if (!huge) {
852                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
853                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
854                 if (error)
855                         return error;
856                 charged = true;
857                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
858                 nr = folio_nr_pages(folio);
859         }
860
861         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
862         folio_ref_add(folio, nr);
863         folio->mapping = mapping;
864         folio->index = xas.xa_index;
865
866         do {
867                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
868                 void *entry, *old = NULL;
869
870                 if (order > folio_order(folio))
871                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
872                                         order, gfp);
873                 xas_lock_irq(&xas);
874                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
875                         old = entry;
876                         if (!xa_is_value(entry)) {
877                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
878                                 goto unlock;
879                         }
880                 }
881
882                 if (old) {
883                         if (shadowp)
884                                 *shadowp = old;
885                         /* entry may have been split before we acquired lock */
886                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
887                         if (order > folio_order(folio)) {
888                                 /* How to handle large swap entries? */
889                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
890                                 xas_split(&xas, old, order);
891                                 xas_reset(&xas);
892                         }
893                 }
894
895                 xas_store(&xas, folio);
896                 if (xas_error(&xas))
897                         goto unlock;
898
899                 mapping->nrpages += nr;
900
901                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
902                 if (!huge) {
903                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
904                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
905                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
906                                                 NR_FILE_THPS, nr);
907                 }
908 unlock:
909                 xas_unlock_irq(&xas);
910         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
911
912         if (xas_error(&xas))
913                 goto error;
914
915         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
916         return 0;
917 error:
918         if (charged)
919                 mem_cgroup_uncharge(folio);
920         folio->mapping = NULL;
921         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
922         folio_put_refs(folio, nr);
923         return xas_error(&xas);
924 }
925 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
926
927 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
928                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
929 {
930         void *shadow = NULL;
931         int ret;
932
933         __folio_set_locked(folio);
934         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
935         if (unlikely(ret))
936                 __folio_clear_locked(folio);
937         else {
938                 /*
939                  * The folio might have been evicted from cache only
940                  * recently, in which case it should be activated like
941                  * any other repeatedly accessed folio.
942                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
943                  * data from the working set, only to cache data that will
944                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
945                  */
946                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
947                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
948                         workingset_refault(folio, shadow);
949                 folio_add_lru(folio);
950         }
951         return ret;
952 }
953 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
954
955 #ifdef CONFIG_NUMA
956 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
957 {
958         int n;
959         struct folio *folio;
960
961         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
962                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
963                 do {
964                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
965                         n = cpuset_mem_spread_node();
966                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
967                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
968
969                 return folio;
970         }
971         return folio_alloc(gfp, order);
972 }
973 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
974 #endif
975
976 /*
977  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
978  *
979  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
980  *
981  * @mapping1: the first mapping to lock
982  * @mapping2: the second mapping to lock
983  */
984 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
985                                  struct address_space *mapping2)
986 {
987         if (mapping1 > mapping2)
988                 swap(mapping1, mapping2);
989         if (mapping1)
990                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
991         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
992                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
993 }
994 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
995
996 /*
997  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
998  *
999  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1000  *
1001  * @mapping1: the first mapping to unlock
1002  * @mapping2: the second mapping to unlock
1003  */
1004 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1005                                    struct address_space *mapping2)
1006 {
1007         if (mapping1)
1008                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1009         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1010                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1013
1014 /*
1015  * In order to wait for pages to become available there must be
1016  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1017  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1018  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1019  * become available, and for the woken contexts to check to be
1020  * sure the appropriate page became available, this saves space
1021  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1022  * collisions.
1023  */
1024 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1025 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1026 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1027
1028 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1029 {
1030         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1031 }
1032
1033 void __init pagecache_init(void)
1034 {
1035         int i;
1036
1037         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1038                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1039
1040         page_writeback_init();
1041 }
1042
1043 /*
1044  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1045  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1046  * one.
1047  *
1048  * We have:
1049  *
1050  *  (a) no special bits set:
1051  *
1052  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1053  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1054  *      and remove it from the wait queue.
1055  *
1056  *      Simple and straightforward.
1057  *
1058  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1059  *
1060  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1061  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1062  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1063  *
1064  *      This is the traditional exclusive wait.
1065  *
1066  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1067  *
1068  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1069  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1070  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1071  *      the waiter.
1072  *
1073  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1074  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1075  *      that it now has the lock.
1076  */
1077 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1078 {
1079         unsigned int flags;
1080         struct wait_page_key *key = arg;
1081         struct wait_page_queue *wait_page
1082                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1083
1084         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1085                 return 0;
1086
1087         /*
1088          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1089          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1090          */
1091         flags = wait->flags;
1092         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1093                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1094                         return -1;
1095                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1096                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1097                                 return -1;
1098                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1099                 }
1100         }
1101
1102         /*
1103          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1104          * is waiting for this will be checking the flags without
1105          * any locking.
1106          *
1107          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1108          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1109          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1110          */
1111         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1112         wake_up_state(wait->private, mode);
1113
1114         /*
1115          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1116          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1117          *
1118          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1119          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1120          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1121          * might be de-allocated and the process might even have
1122          * exited.
1123          */
1124         list_del_init_careful(&wait->entry);
1125         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1126 }
1127
1128 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1129 {
1130         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1131         struct wait_page_key key;
1132         unsigned long flags;
1133         wait_queue_entry_t bookmark;
1134
1135         key.folio = folio;
1136         key.bit_nr = bit_nr;
1137         key.page_match = 0;
1138
1139         bookmark.flags = 0;
1140         bookmark.private = NULL;
1141         bookmark.func = NULL;
1142         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1143
1144         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1145         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1146
1147         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1148                 /*
1149                  * Take a breather from holding the lock,
1150                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1151                  * to acquire the lock and remove themselves
1152                  * from wait queue
1153                  */
1154                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1155                 cpu_relax();
1156                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1157                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1158         }
1159
1160         /*
1161          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1162          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1163          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1164          *
1165          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1166          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1167          * but that is not required for correctness.
1168          */
1169         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1170                 folio_clear_waiters(folio);
1171
1172         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1173 }
1174
1175 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1176 {
1177         if (!folio_test_waiters(folio))
1178                 return;
1179         folio_wake_bit(folio, bit);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1184  */
1185 enum behavior {
1186         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1187                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1188                          */
1189         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1190                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1191                          */
1192         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1193                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1194                          */
1195 };
1196
1197 /*
1198  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1199  * if successful.
1200  */
1201 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1202                                         struct wait_queue_entry *wait)
1203 {
1204         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1205                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1206                         return false;
1207         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1208                 return false;
1209
1210         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1211         return true;
1212 }
1213
1214 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1215 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1216
1217 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1218                 int state, enum behavior behavior)
1219 {
1220         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1221         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1222         struct wait_page_queue wait_page;
1223         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1224         bool thrashing = false;
1225         unsigned long pflags;
1226         bool in_thrashing;
1227
1228         if (bit_nr == PG_locked &&
1229             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1230                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1231                 psi_memstall_enter(&pflags);
1232                 thrashing = true;
1233         }
1234
1235         init_wait(wait);
1236         wait->func = wake_page_function;
1237         wait_page.folio = folio;
1238         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1239
1240 repeat:
1241         wait->flags = 0;
1242         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1243                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1244                 if (--unfairness < 0)
1245                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1246         }
1247
1248         /*
1249          * Do one last check whether we can get the
1250          * page bit synchronously.
1251          *
1252          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1253          * to let any waker we _just_ missed know they
1254          * need to wake us up (otherwise they'll never
1255          * even go to the slow case that looks at the
1256          * page queue), and add ourselves to the wait
1257          * queue if we need to sleep.
1258          *
1259          * This part needs to be done under the queue
1260          * lock to avoid races.
1261          */
1262         spin_lock_irq(&q->lock);
1263         folio_set_waiters(folio);
1264         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1265                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1266         spin_unlock_irq(&q->lock);
1267
1268         /*
1269          * From now on, all the logic will be based on
1270          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1271          * see whether the page bit testing has already
1272          * been done by the wake function.
1273          *
1274          * We can drop our reference to the folio.
1275          */
1276         if (behavior == DROP)
1277                 folio_put(folio);
1278
1279         /*
1280          * Note that until the "finish_wait()", or until
1281          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1282          * be very careful with the 'wait->flags', because
1283          * we may race with a waker that sets them.
1284          */
1285         for (;;) {
1286                 unsigned int flags;
1287
1288                 set_current_state(state);
1289
1290                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1291                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1292                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1293                         if (signal_pending_state(state, current))
1294                                 break;
1295
1296                         io_schedule();
1297                         continue;
1298                 }
1299
1300                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1301                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1302                         break;
1303
1304                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1305                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1306                         break;
1307
1308                 /*
1309                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1310                  * try to get it ourselves.
1311                  *
1312                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1313                  */
1314                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1315                         goto repeat;
1316
1317                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1318                 break;
1319         }
1320
1321         /*
1322          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1323          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1324          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1325          * to do it here would be difficult and prone to races.
1326          */
1327         finish_wait(q, wait);
1328
1329         if (thrashing) {
1330                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1331                 psi_memstall_leave(&pflags);
1332         }
1333
1334         /*
1335          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1336          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1337          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1338          * test but before the 'finish_wait()'.
1339          *
1340          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1341          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1342          * return value based on that state without races.
1343          *
1344          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1345          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1346          */
1347         if (behavior == EXCLUSIVE)
1348                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1349
1350         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1351 }
1352
1353 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1354 /**
1355  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1356  * @entry: migration swap entry.
1357  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1358  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1359  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1360  *
1361  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1362  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1363  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1364  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1365  * the page.
1366  *
1367  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1368  *
1369  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1370  * there.
1371  */
1372 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1373                                 spinlock_t *ptl)
1374 {
1375         struct wait_page_queue wait_page;
1376         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1377         bool thrashing = false;
1378         unsigned long pflags;
1379         bool in_thrashing;
1380         wait_queue_head_t *q;
1381         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1382
1383         q = folio_waitqueue(folio);
1384         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1385                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1386                 psi_memstall_enter(&pflags);
1387                 thrashing = true;
1388         }
1389
1390         init_wait(wait);
1391         wait->func = wake_page_function;
1392         wait_page.folio = folio;
1393         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1394         wait->flags = 0;
1395
1396         spin_lock_irq(&q->lock);
1397         folio_set_waiters(folio);
1398         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1399                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1400         spin_unlock_irq(&q->lock);
1401
1402         /*
1403          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1404          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1405          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1406          */
1407         if (ptep)
1408                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1409         else
1410                 spin_unlock(ptl);
1411
1412         for (;;) {
1413                 unsigned int flags;
1414
1415                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1416
1417                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1418                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1419                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1420                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1421                                 break;
1422
1423                         io_schedule();
1424                         continue;
1425                 }
1426                 break;
1427         }
1428
1429         finish_wait(q, wait);
1430
1431         if (thrashing) {
1432                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1433                 psi_memstall_leave(&pflags);
1434         }
1435 }
1436 #endif
1437
1438 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1439 {
1440         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1441 }
1442 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1443
1444 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1445 {
1446         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1447 }
1448 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1449
1450 /**
1451  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1452  * @folio: The folio to wait for.
1453  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1454  *
1455  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1456  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1457  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1458  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1459  * dereference @folio.
1460  *
1461  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1462  */
1463 static int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1464 {
1465         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1466 }
1467
1468 /**
1469  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1470  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1471  * @waiter: Waiter to add to the queue
1472  *
1473  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1474  */
1475 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1476 {
1477         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1478         unsigned long flags;
1479
1480         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1481         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1482         folio_set_waiters(folio);
1483         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1484 }
1485 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1486
1487 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1488
1489 /*
1490  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1491  *
1492  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1493  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1494  * not support that special operation, we just do this all by hand
1495  * instead.
1496  *
1497  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1498  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1499  * in the same byte as PG_locked.
1500  */
1501 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1502 {
1503         clear_bit_unlock(nr, mem);
1504         /* smp_mb__after_atomic(); */
1505         return test_bit(PG_waiters, mem);
1506 }
1507
1508 #endif
1509
1510 /**
1511  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1512  * @folio: The folio.
1513  *
1514  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1515  *
1516  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1517  * called from NMI context.
1518  */
1519 void folio_unlock(struct folio *folio)
1520 {
1521         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1522         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1523         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1524         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1525         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1526                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1527 }
1528 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1529
1530 /**
1531  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1532  * @folio: The folio.
1533  *
1534  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1535  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1536  *
1537  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1538  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1539  * serialised.
1540  */
1541 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1542 {
1543         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1544         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1545         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1546         folio_put(folio);
1547 }
1548 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1549
1550 /**
1551  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1552  * @folio: The folio to wait on.
1553  *
1554  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1555  */
1556 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1557 {
1558         while (folio_test_private_2(folio))
1559                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1560 }
1561 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1562
1563 /**
1564  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1565  * @folio: The folio to wait on.
1566  *
1567  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1568  * fatal signal is received by the calling task.
1569  *
1570  * Return:
1571  * - 0 if successful.
1572  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1573  */
1574 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1575 {
1576         int ret = 0;
1577
1578         while (folio_test_private_2(folio)) {
1579                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1580                 if (ret < 0)
1581                         break;
1582         }
1583
1584         return ret;
1585 }
1586 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1587
1588 /**
1589  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1590  * @folio: The folio.
1591  */
1592 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1593 {
1594         /*
1595          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1596          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1597          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1598          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1599          * end of every folio writeback.
1600          */
1601         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1602                 folio_clear_reclaim(folio);
1603                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1604         }
1605
1606         /*
1607          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1608          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1609          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1610          * reused before the folio_wake().
1611          */
1612         folio_get(folio);
1613         if (!__folio_end_writeback(folio))
1614                 BUG();
1615
1616         smp_mb__after_atomic();
1617         folio_wake(folio, PG_writeback);
1618         acct_reclaim_writeback(folio);
1619         folio_put(folio);
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1622
1623 /*
1624  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1625  * flags appropriately
1626  */
1627 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1628 {
1629         struct folio *folio = page_folio(page);
1630
1631         if (!is_write) {
1632                 if (!err) {
1633                         folio_mark_uptodate(folio);
1634                 } else {
1635                         folio_clear_uptodate(folio);
1636                         folio_set_error(folio);
1637                 }
1638                 folio_unlock(folio);
1639         } else {
1640                 if (err) {
1641                         struct address_space *mapping;
1642
1643                         folio_set_error(folio);
1644                         mapping = folio_mapping(folio);
1645                         if (mapping)
1646                                 mapping_set_error(mapping, err);
1647                 }
1648                 folio_end_writeback(folio);
1649         }
1650 }
1651 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1652
1653 /**
1654  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1655  * @folio: The folio to lock
1656  */
1657 void __folio_lock(struct folio *folio)
1658 {
1659         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1660                                 EXCLUSIVE);
1661 }
1662 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1663
1664 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1665 {
1666         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1667                                         EXCLUSIVE);
1668 }
1669 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1670
1671 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1672 {
1673         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1674         int ret = 0;
1675
1676         wait->folio = folio;
1677         wait->bit_nr = PG_locked;
1678
1679         spin_lock_irq(&q->lock);
1680         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1681         folio_set_waiters(folio);
1682         ret = !folio_trylock(folio);
1683         /*
1684          * If we were successful now, we know we're still on the
1685          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1686          * safe to remove and return success, we know the callback
1687          * isn't going to trigger.
1688          */
1689         if (!ret)
1690                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1691         else
1692                 ret = -EIOCBQUEUED;
1693         spin_unlock_irq(&q->lock);
1694         return ret;
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Return values:
1699  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1700  * false - folio is not locked.
1701  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1702  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1703  *     which case mmap_lock is still held.
1704  *
1705  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1706  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1707  */
1708 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1709                          unsigned int flags)
1710 {
1711         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1712                 /*
1713                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1714                  * even though return 0.
1715                  */
1716                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1717                         return false;
1718
1719                 mmap_read_unlock(mm);
1720                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1721                         folio_wait_locked_killable(folio);
1722                 else
1723                         folio_wait_locked(folio);
1724                 return false;
1725         }
1726         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1727                 bool ret;
1728
1729                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1730                 if (ret) {
1731                         mmap_read_unlock(mm);
1732                         return false;
1733                 }
1734         } else {
1735                 __folio_lock(folio);
1736         }
1737
1738         return true;
1739 }
1740
1741 /**
1742  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1743  * @mapping: Mapping.
1744  * @index: Index.
1745  * @max_scan: Maximum range to search.
1746  *
1747  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1748  * gap with the lowest index.
1749  *
1750  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1751  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1752  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1753  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1754  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1755  *
1756  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1757  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1758  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1759  */
1760 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1761                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1762 {
1763         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1764
1765         while (max_scan--) {
1766                 void *entry = xas_next(&xas);
1767                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1768                         break;
1769                 if (xas.xa_index == 0)
1770                         break;
1771         }
1772
1773         return xas.xa_index;
1774 }
1775 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1776
1777 /**
1778  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1779  * @mapping: Mapping.
1780  * @index: Index.
1781  * @max_scan: Maximum range to search.
1782  *
1783  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1784  * gap with the highest index.
1785  *
1786  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1787  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1788  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1789  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1790  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1791  *
1792  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1793  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1794  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1795  */
1796 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1797                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1798 {
1799         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1800
1801         while (max_scan--) {
1802                 void *entry = xas_prev(&xas);
1803                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1804                         break;
1805                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1806                         break;
1807         }
1808
1809         return xas.xa_index;
1810 }
1811 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1812
1813 /*
1814  * Lockless page cache protocol:
1815  * On the lookup side:
1816  * 1. Load the folio from i_pages
1817  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1818  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1819  *
1820  * On the removal side:
1821  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1822  * B. Remove the page from i_pages
1823  * C. Return the page to the page allocator
1824  *
1825  * This means that any page may have its reference count temporarily
1826  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1827  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1828  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1829  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1830  * folio_put().
1831  */
1832
1833 /*
1834  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1835  * @mapping: the address_space to search
1836  * @index: The page cache index.
1837  *
1838  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1839  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1840  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1841  * it is returned without further action.
1842  *
1843  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1844  */
1845 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1846 {
1847         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1848         struct folio *folio;
1849
1850         rcu_read_lock();
1851 repeat:
1852         xas_reset(&xas);
1853         folio = xas_load(&xas);
1854         if (xas_retry(&xas, folio))
1855                 goto repeat;
1856         /*
1857          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1858          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1859          */
1860         if (!folio || xa_is_value(folio))
1861                 goto out;
1862
1863         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1864                 goto repeat;
1865
1866         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1867                 folio_put(folio);
1868                 goto repeat;
1869         }
1870 out:
1871         rcu_read_unlock();
1872
1873         return folio;
1874 }
1875
1876 /**
1877  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1878  * @mapping: The address_space to search.
1879  * @index: The page index.
1880  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1881  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1882  *
1883  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1884  *
1885  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1886  *
1887  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1888  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1889  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1890  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1891  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1892  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1893  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1894  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1895  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1896  *   returning so the caller can do the same dance.
1897  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1898  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1899  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1900  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1901  *
1902  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1903  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1904  *
1905  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1906  *
1907  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1908  */
1909 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1910                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1911 {
1912         struct folio *folio;
1913
1914 repeat:
1915         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1916         if (xa_is_value(folio)) {
1917                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1918                         return folio;
1919                 folio = NULL;
1920         }
1921         if (!folio)
1922                 goto no_page;
1923
1924         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1925                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1926                         if (!folio_trylock(folio)) {
1927                                 folio_put(folio);
1928                                 return NULL;
1929                         }
1930                 } else {
1931                         folio_lock(folio);
1932                 }
1933
1934                 /* Has the page been truncated? */
1935                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1936                         folio_unlock(folio);
1937                         folio_put(folio);
1938                         goto repeat;
1939                 }
1940                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1941         }
1942
1943         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1944                 folio_mark_accessed(folio);
1945         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1946                 /* Clear idle flag for buffer write */
1947                 if (folio_test_idle(folio))
1948                         folio_clear_idle(folio);
1949         }
1950
1951         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1952                 folio_wait_stable(folio);
1953 no_page:
1954         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1955                 int err;
1956                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1957                         gfp |= __GFP_WRITE;
1958                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1959                         gfp &= ~__GFP_FS;
1960                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1961                         gfp &= ~GFP_KERNEL;
1962                         gfp |= GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
1963                 }
1964
1965                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1966                 if (!folio)
1967                         return NULL;
1968
1969                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1970                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1971
1972                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1973                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1974                         __folio_set_referenced(folio);
1975
1976                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
1977                 if (unlikely(err)) {
1978                         folio_put(folio);
1979                         folio = NULL;
1980                         if (err == -EEXIST)
1981                                 goto repeat;
1982                 }
1983
1984                 /*
1985                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
1986                  * we expect an unlocked page.
1987                  */
1988                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1989                         folio_unlock(folio);
1990         }
1991
1992         return folio;
1993 }
1994 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
1995
1996 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
1997                 xa_mark_t mark)
1998 {
1999         struct folio *folio;
2000
2001 retry:
2002         if (mark == XA_PRESENT)
2003                 folio = xas_find(xas, max);
2004         else
2005                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2006
2007         if (xas_retry(xas, folio))
2008                 goto retry;
2009         /*
2010          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2011          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2012          * without attempting to raise page count.
2013          */
2014         if (!folio || xa_is_value(folio))
2015                 return folio;
2016
2017         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2018                 goto reset;
2019
2020         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2021                 folio_put(folio);
2022                 goto reset;
2023         }
2024
2025         return folio;
2026 reset:
2027         xas_reset(xas);
2028         goto retry;
2029 }
2030
2031 /**
2032  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2033  * @mapping:    The address_space to search
2034  * @start:      The starting page cache index
2035  * @end:        The final page index (inclusive).
2036  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2037  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2038  *
2039  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2040  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2041  * takes a reference on any actual folios it returns.
2042  *
2043  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2044  * due to not-present entries or large folios.
2045  *
2046  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2047  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2048  *
2049  * Return: The number of entries which were found.
2050  */
2051 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2052                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2053 {
2054         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2055         struct folio *folio;
2056
2057         rcu_read_lock();
2058         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2059                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2060                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2061                         break;
2062         }
2063         rcu_read_unlock();
2064
2065         return folio_batch_count(fbatch);
2066 }
2067
2068 /**
2069  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2070  * @mapping:    The address_space to search.
2071  * @start:      The starting page cache index.
2072  * @end:        The final page index (inclusive).
2073  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2074  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2075  *
2076  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2077  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2078  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2079  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2080  * partially outside the range are not returned.
2081  *
2082  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2083  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2084  * locked or folios under writeback.
2085  *
2086  * Return: The number of entries which were found.
2087  */
2088 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2089                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2090 {
2091         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2092         struct folio *folio;
2093
2094         rcu_read_lock();
2095         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2096                 if (!xa_is_value(folio)) {
2097                         if (folio->index < start)
2098                                 goto put;
2099                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2100                                 goto put;
2101                         if (!folio_trylock(folio))
2102                                 goto put;
2103                         if (folio->mapping != mapping ||
2104                             folio_test_writeback(folio))
2105                                 goto unlock;
2106                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2107                                         folio);
2108                 }
2109                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2110                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2111                         break;
2112                 continue;
2113 unlock:
2114                 folio_unlock(folio);
2115 put:
2116                 folio_put(folio);
2117         }
2118         rcu_read_unlock();
2119
2120         return folio_batch_count(fbatch);
2121 }
2122
2123 /**
2124  * filemap_get_folios - Get a batch of folios
2125  * @mapping:    The address_space to search
2126  * @start:      The starting page index
2127  * @end:        The final page index (inclusive)
2128  * @fbatch:     The batch to fill.
2129  *
2130  * Search for and return a batch of folios in the mapping starting at
2131  * index @start and up to index @end (inclusive).  The folios are returned
2132  * in @fbatch with an elevated reference count.
2133  *
2134  * The first folio may start before @start; if it does, it will contain
2135  * @start.  The final folio may extend beyond @end; if it does, it will
2136  * contain @end.  The folios have ascending indices.  There may be gaps
2137  * between the folios if there are indices which have no folio in the
2138  * page cache.  If folios are added to or removed from the page cache
2139  * while this is running, they may or may not be found by this call.
2140  *
2141  * Return: The number of folios which were found.
2142  * We also update @start to index the next folio for the traversal.
2143  */
2144 unsigned filemap_get_folios(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2145                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2146 {
2147         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2148         struct folio *folio;
2149
2150         rcu_read_lock();
2151         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2152                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2153                 if (xa_is_value(folio))
2154                         continue;
2155                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2156                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
2157
2158                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2159                                 nr = 1;
2160                         *start = folio->index + nr;
2161                         goto out;
2162                 }
2163         }
2164
2165         /*
2166          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2167          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2168          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2169          * already broken anyway.
2170          */
2171         if (end == (pgoff_t)-1)
2172                 *start = (pgoff_t)-1;
2173         else
2174                 *start = end + 1;
2175 out:
2176         rcu_read_unlock();
2177
2178         return folio_batch_count(fbatch);
2179 }
2180 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios);
2181
2182 static inline
2183 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2184 {
2185         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2186                 return false;
2187         if (index >= max)
2188                 return false;
2189         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2190 }
2191
2192 /**
2193  * filemap_get_folios_contig - Get a batch of contiguous folios
2194  * @mapping:    The address_space to search
2195  * @start:      The starting page index
2196  * @end:        The final page index (inclusive)
2197  * @fbatch:     The batch to fill
2198  *
2199  * filemap_get_folios_contig() works exactly like filemap_get_folios(),
2200  * except the returned folios are guaranteed to be contiguous. This may
2201  * not return all contiguous folios if the batch gets filled up.
2202  *
2203  * Return: The number of folios found.
2204  * Also update @start to be positioned for traversal of the next folio.
2205  */
2206
2207 unsigned filemap_get_folios_contig(struct address_space *mapping,
2208                 pgoff_t *start, pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2209 {
2210         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2211         unsigned long nr;
2212         struct folio *folio;
2213
2214         rcu_read_lock();
2215
2216         for (folio = xas_load(&xas); folio && xas.xa_index <= end;
2217                         folio = xas_next(&xas)) {
2218                 if (xas_retry(&xas, folio))
2219                         continue;
2220                 /*
2221                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2222                  * No current caller is looking for DAX entries.
2223                  */
2224                 if (xa_is_value(folio))
2225                         goto update_start;
2226
2227                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2228                         goto retry;
2229
2230                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2231                         goto put_folio;
2232
2233                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2234                         nr = folio_nr_pages(folio);
2235
2236                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2237                                 nr = 1;
2238                         *start = folio->index + nr;
2239                         goto out;
2240                 }
2241                 continue;
2242 put_folio:
2243                 folio_put(folio);
2244
2245 retry:
2246                 xas_reset(&xas);
2247         }
2248
2249 update_start:
2250         nr = folio_batch_count(fbatch);
2251
2252         if (nr) {
2253                 folio = fbatch->folios[nr - 1];
2254                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2255                         *start = folio->index + 1;
2256                 else
2257                         *start = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2258         }
2259 out:
2260         rcu_read_unlock();
2261         return folio_batch_count(fbatch);
2262 }
2263 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios_contig);
2264
2265 /**
2266  * filemap_get_folios_tag - Get a batch of folios matching @tag
2267  * @mapping:    The address_space to search
2268  * @start:      The starting page index
2269  * @end:        The final page index (inclusive)
2270  * @tag:        The tag index
2271  * @fbatch:     The batch to fill
2272  *
2273  * Same as filemap_get_folios(), but only returning folios tagged with @tag.
2274  *
2275  * Return: The number of folios found.
2276  * Also update @start to index the next folio for traversal.
2277  */
2278 unsigned filemap_get_folios_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2279                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, struct folio_batch *fbatch)
2280 {
2281         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2282         struct folio *folio;
2283
2284         rcu_read_lock();
2285         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag)) != NULL) {
2286                 /*
2287                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2288                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2289                  * a page we saw tagged. Skip over it.
2290                  */
2291                 if (xa_is_value(folio))
2292                         continue;
2293                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2294                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
2295
2296                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2297                                 nr = 1;
2298                         *start = folio->index + nr;
2299                         goto out;
2300                 }
2301         }
2302         /*
2303          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2304          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2305          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2306          * already broke anyway.
2307          */
2308         if (end == (pgoff_t)-1)
2309                 *start = (pgoff_t)-1;
2310         else
2311                 *start = end + 1;
2312 out:
2313         rcu_read_unlock();
2314
2315         return folio_batch_count(fbatch);
2316 }
2317 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios_tag);
2318
2319 /**
2320  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2321  * @mapping:    the address_space to search
2322  * @index:      the starting page index
2323  * @end:        The final page index (inclusive)
2324  * @tag:        the tag index
2325  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2326  * @pages:      where the resulting pages are placed
2327  *
2328  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2329  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2330  * last page we return, ready for the next iteration.
2331  *
2332  * Return: the number of pages which were found.
2333  */
2334 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2335                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2336                         struct page **pages)
2337 {
2338         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2339         struct folio *folio;
2340         unsigned ret = 0;
2341
2342         if (unlikely(!nr_pages))
2343                 return 0;
2344
2345         rcu_read_lock();
2346         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2347                 /*
2348                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2349                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2350                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2351                  */
2352                 if (xa_is_value(folio))
2353                         continue;
2354
2355                 pages[ret] = &folio->page;
2356                 if (++ret == nr_pages) {
2357                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2358                         goto out;
2359                 }
2360         }
2361
2362         /*
2363          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2364          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2365          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2366          * broken anyway.
2367          */
2368         if (end == (pgoff_t)-1)
2369                 *index = (pgoff_t)-1;
2370         else
2371                 *index = end + 1;
2372 out:
2373         rcu_read_unlock();
2374
2375         return ret;
2376 }
2377 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2378
2379 /*
2380  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2381  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2382  *
2383  *      ---R__________________________________________B__________
2384  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2385  *
2386  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2387  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2388  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2389  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2390  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2391  *
2392  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2393  */
2394 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2395 {
2396         ra->ra_pages /= 4;
2397 }
2398
2399 /*
2400  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2401  *
2402  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2403  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2404  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2405  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2406  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2407  */
2408 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2409                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2410 {
2411         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2412         struct folio *folio;
2413
2414         rcu_read_lock();
2415         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2416                 if (xas_retry(&xas, folio))
2417                         continue;
2418                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2419                         break;
2420                 if (xa_is_sibling(folio))
2421                         break;
2422                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2423                         goto retry;
2424
2425                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2426                         goto put_folio;
2427
2428                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2429                         break;
2430                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2431                         break;
2432                 if (folio_test_readahead(folio))
2433                         break;
2434                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2435                 continue;
2436 put_folio:
2437                 folio_put(folio);
2438 retry:
2439                 xas_reset(&xas);
2440         }
2441         rcu_read_unlock();
2442 }
2443
2444 static int filemap_read_folio(struct file *file, filler_t filler,
2445                 struct folio *folio)
2446 {
2447         bool workingset = folio_test_workingset(folio);
2448         unsigned long pflags;
2449         int error;
2450
2451         /*
2452          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2453          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if read_folio
2454          * fails.
2455          */
2456         folio_clear_error(folio);
2457
2458         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2459         if (unlikely(workingset))
2460                 psi_memstall_enter(&pflags);
2461         error = filler(file, folio);
2462         if (unlikely(workingset))
2463                 psi_memstall_leave(&pflags);
2464         if (error)
2465                 return error;
2466
2467         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2468         if (error)
2469                 return error;
2470         if (folio_test_uptodate(folio))
2471                 return 0;
2472         if (file)
2473                 shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2474         return -EIO;
2475 }
2476
2477 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2478                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2479 {
2480         int count;
2481
2482         if (folio_test_uptodate(folio))
2483                 return true;
2484         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2485         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2486                 return false;
2487         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2488                 return false;
2489         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2490                 return false;
2491
2492         count = iter->count;
2493         if (folio_pos(folio) > pos) {
2494                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2495                 pos = 0;
2496         } else {
2497                 pos -= folio_pos(folio);
2498         }
2499
2500         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2501 }
2502
2503 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2504                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2505                 struct folio *folio)
2506 {
2507         int error;
2508
2509         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2510                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2511                         return -EAGAIN;
2512         } else {
2513                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2514         }
2515
2516         if (!folio_trylock(folio)) {
2517                 error = -EAGAIN;
2518                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2519                         goto unlock_mapping;
2520                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2521                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2522                         /*
2523                          * This is where we usually end up waiting for a
2524                          * previously submitted readahead to finish.
2525                          */
2526                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2527                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2528                 }
2529                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2530                 if (error)
2531                         goto unlock_mapping;
2532         }
2533
2534         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2535         if (!folio->mapping)
2536                 goto unlock;
2537
2538         error = 0;
2539         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2540                 goto unlock;
2541
2542         error = -EAGAIN;
2543         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2544                 goto unlock;
2545
2546         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping->a_ops->read_folio,
2547                         folio);
2548         goto unlock_mapping;
2549 unlock:
2550         folio_unlock(folio);
2551 unlock_mapping:
2552         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2553         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2554                 folio_put(folio);
2555         return error;
2556 }
2557
2558 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2559                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2560                 struct folio_batch *fbatch)
2561 {
2562         struct folio *folio;
2563         int error;
2564
2565         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2566         if (!folio)
2567                 return -ENOMEM;
2568
2569         /*
2570          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2571          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2572          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2573          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2574          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2575          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2576          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2577          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2578          * pages or ->readahead() that need to hold invalidate_lock
2579          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2580          * well to keep locking rules simple.
2581          */
2582         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2583         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2584                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2585         if (error == -EEXIST)
2586                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2587         if (error)
2588                 goto error;
2589
2590         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
2591         if (error)
2592                 goto error;
2593
2594         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2595         folio_batch_add(fbatch, folio);
2596         return 0;
2597 error:
2598         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2599         folio_put(folio);
2600         return error;
2601 }
2602
2603 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2604                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2605                 pgoff_t last_index)
2606 {
2607         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2608
2609         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2610                 return -EAGAIN;
2611         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2612         return 0;
2613 }
2614
2615 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2616                 struct folio_batch *fbatch)
2617 {
2618         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2619         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2620         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2621         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2622         pgoff_t last_index;
2623         struct folio *folio;
2624         int err = 0;
2625
2626         /* "last_index" is the index of the page beyond the end of the read */
2627         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2628 retry:
2629         if (fatal_signal_pending(current))
2630                 return -EINTR;
2631
2632         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2633         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2634                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2635                         return -EAGAIN;
2636                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2637                                 last_index - index);
2638                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2639         }
2640         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2641                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2642                         return -EAGAIN;
2643                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2644                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2645                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2646                         goto retry;
2647                 return err;
2648         }
2649
2650         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2651         if (folio_test_readahead(folio)) {
2652                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2653                 if (err)
2654                         goto err;
2655         }
2656         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2657                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2658                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2659                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2660                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2661                 if (err)
2662                         goto err;
2663         }
2664
2665         return 0;
2666 err:
2667         if (err < 0)
2668                 folio_put(folio);
2669         if (likely(--fbatch->nr))
2670                 return 0;
2671         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2672                 goto retry;
2673         return err;
2674 }
2675
2676 static inline bool pos_same_folio(loff_t pos1, loff_t pos2, struct folio *folio)
2677 {
2678         unsigned int shift = folio_shift(folio);
2679
2680         return (pos1 >> shift == pos2 >> shift);
2681 }
2682
2683 /**
2684  * filemap_read - Read data from the page cache.
2685  * @iocb: The iocb to read.
2686  * @iter: Destination for the data.
2687  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2688  *
2689  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2690  * uses the readahead and read_folio address_space operations to fetch it.
2691  *
2692  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2693  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2694  * a negative error number.
2695  */
2696 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2697                 ssize_t already_read)
2698 {
2699         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2700         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2701         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2702         struct inode *inode = mapping->host;
2703         struct folio_batch fbatch;
2704         int i, error = 0;
2705         bool writably_mapped;
2706         loff_t isize, end_offset;
2707
2708         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2709                 return 0;
2710         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2711                 return 0;
2712
2713         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2714         folio_batch_init(&fbatch);
2715
2716         do {
2717                 cond_resched();
2718
2719                 /*
2720                  * If we've already successfully copied some data, then we
2721                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2722                  * an async read NOWAIT at that point.
2723                  */
2724                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2725                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2726
2727                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2728                         break;
2729
2730                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2731                 if (error < 0)
2732                         break;
2733
2734                 /*
2735                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2736                  *
2737                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2738                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2739                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2740                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2741                  */
2742                 isize = i_size_read(inode);
2743                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2744                         goto put_folios;
2745                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2746
2747                 /*
2748                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2749                  * cachelines that might be contended:
2750                  */
2751                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2752
2753                 /*
2754                  * When a read accesses the same folio several times, only
2755                  * mark it as accessed the first time.
2756                  */
2757                 if (!pos_same_folio(iocb->ki_pos, ra->prev_pos - 1,
2758                                                         fbatch.folios[0]))
2759                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2760
2761                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2762                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2763                         size_t fsize = folio_size(folio);
2764                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2765                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2766                                              fsize - offset);
2767                         size_t copied;
2768
2769                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2770                                 break;
2771                         if (i > 0)
2772                                 folio_mark_accessed(folio);
2773                         /*
2774                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2775                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2776                          * before reading the folio on the kernel side.
2777                          */
2778                         if (writably_mapped)
2779                                 flush_dcache_folio(folio);
2780
2781                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2782
2783                         already_read += copied;
2784                         iocb->ki_pos += copied;
2785                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2786
2787                         if (copied < bytes) {
2788                                 error = -EFAULT;
2789                                 break;
2790                         }
2791                 }
2792 put_folios:
2793                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2794                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2795                 folio_batch_init(&fbatch);
2796         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2797
2798         file_accessed(filp);
2799
2800         return already_read ? already_read : error;
2801 }
2802 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2803
2804 /**
2805  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2806  * @iocb:       kernel I/O control block
2807  * @iter:       destination for the data read
2808  *
2809  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2810  * that can use the page cache directly.
2811  *
2812  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2813  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2814  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2815  *
2816  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2817  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2818  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2819  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2820  *
2821  * Return:
2822  * * number of bytes copied, even for partial reads
2823  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2824  */
2825 ssize_t
2826 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2827 {
2828         size_t count = iov_iter_count(iter);
2829         ssize_t retval = 0;
2830
2831         if (!count)
2832                 return 0; /* skip atime */
2833
2834         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2835                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2836                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2837                 struct inode *inode = mapping->host;
2838
2839                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2840                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2841                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2842                                 return -EAGAIN;
2843                 } else {
2844                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2845                                                 iocb->ki_pos,
2846                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2847                         if (retval < 0)
2848                                 return retval;
2849                 }
2850
2851                 file_accessed(file);
2852
2853                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2854                 if (retval >= 0) {
2855                         iocb->ki_pos += retval;
2856                         count -= retval;
2857                 }
2858                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2859                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2860
2861                 /*
2862                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2863                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2864                  * we've already read everything we wanted to, or if
2865                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2866                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2867                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2868                  * DAX files, so don't bother trying.
2869                  */
2870                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2871                         return retval;
2872                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2873                         return retval;
2874         }
2875
2876         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2877 }
2878 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2879
2880 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2881                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2882                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2883 {
2884         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2885         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2886
2887         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2888                 return seek_data ? start : end;
2889         if (!ops->is_partially_uptodate)
2890                 return seek_data ? end : start;
2891
2892         xas_pause(xas);
2893         rcu_read_unlock();
2894         folio_lock(folio);
2895         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2896                 goto unlock;
2897
2898         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2899
2900         do {
2901                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
2902                                                         seek_data)
2903                         break;
2904                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2905                 offset += bsz;
2906         } while (offset < folio_size(folio));
2907 unlock:
2908         folio_unlock(folio);
2909         rcu_read_lock();
2910         return start;
2911 }
2912
2913 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2914 {
2915         if (xa_is_value(folio))
2916                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2917         return folio_size(folio);
2918 }
2919
2920 /**
2921  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2922  * @mapping: Address space to search.
2923  * @start: First byte to consider.
2924  * @end: Limit of search (exclusive).
2925  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2926  *
2927  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2928  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2929  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2930  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2931  * unwritten extents.
2932  *
2933  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2934  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2935  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2936  * and @end contain data.
2937  */
2938 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2939                 loff_t end, int whence)
2940 {
2941         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2942         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2943         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2944         struct folio *folio;
2945
2946         if (end <= start)
2947                 return -ENXIO;
2948
2949         rcu_read_lock();
2950         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2951                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2952                 size_t seek_size;
2953
2954                 if (start < pos) {
2955                         if (!seek_data)
2956                                 goto unlock;
2957                         start = pos;
2958                 }
2959
2960                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2961                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2962                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2963                                 seek_data);
2964                 if (start < pos)
2965                         goto unlock;
2966                 if (start >= end)
2967                         break;
2968                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2969                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2970                 if (!xa_is_value(folio))
2971                         folio_put(folio);
2972         }
2973         if (seek_data)
2974                 start = -ENXIO;
2975 unlock:
2976         rcu_read_unlock();
2977         if (folio && !xa_is_value(folio))
2978                 folio_put(folio);
2979         if (start > end)
2980                 return end;
2981         return start;
2982 }
2983
2984 #ifdef CONFIG_MMU
2985 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2986 /*
2987  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2988  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2989  * @folio - the folio to lock.
2990  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2991  *
2992  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2993  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2994  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2995  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2996  * needs to be fput()'ed at a later point.
2997  */
2998 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2999                                      struct file **fpin)
3000 {
3001         if (folio_trylock(folio))
3002                 return 1;
3003
3004         /*
3005          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
3006          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
3007          * is supposed to work. We have way too many special cases..
3008          */
3009         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
3010                 return 0;
3011
3012         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
3013         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
3014                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
3015                         /*
3016                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
3017                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
3018                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
3019                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
3020                          */
3021                         if (*fpin == NULL)
3022                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
3023                         return 0;
3024                 }
3025         } else
3026                 __folio_lock(folio);
3027
3028         return 1;
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
3033  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
3034  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
3035  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
3036  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
3037  */
3038 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
3039 {
3040         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3041         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3042         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3043         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
3044         struct file *fpin = NULL;
3045         unsigned long vm_flags = vmf->vma->vm_flags;
3046         unsigned int mmap_miss;
3047
3048 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3049         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3050         if (vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3051                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3052                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3053                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3054                 /*
3055                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3056                  * readahead, unless we've been told not to.
3057                  */
3058                 if (!(vm_flags & VM_RAND_READ))
3059                         ra->size *= 2;
3060                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3061                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3062                 return fpin;
3063         }
3064 #endif
3065
3066         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3067         if (vm_flags & VM_RAND_READ)
3068                 return fpin;
3069         if (!ra->ra_pages)
3070                 return fpin;
3071
3072         if (vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3073                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3074                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3075                 return fpin;
3076         }
3077
3078         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3079         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3080         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3081                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3082
3083         /*
3084          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3085          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3086          */
3087         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3088                 return fpin;
3089
3090         /*
3091          * mmap read-around
3092          */
3093         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3094         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3095         ra->size = ra->ra_pages;
3096         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3097         ractl._index = ra->start;
3098         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3099         return fpin;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3104  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3105  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3106  */
3107 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3108                                             struct folio *folio)
3109 {
3110         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3111         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3112         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3113         struct file *fpin = NULL;
3114         unsigned int mmap_miss;
3115
3116         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3117         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3118                 return fpin;
3119
3120         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3121         if (mmap_miss)
3122                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3123
3124         if (folio_test_readahead(folio)) {
3125                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3126                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3127         }
3128         return fpin;
3129 }
3130
3131 /**
3132  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3133  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3134  *
3135  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3136  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3137  *
3138  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3139  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3140  * having a lot of duplicated code.
3141  *
3142  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3143  *
3144  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3145  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3146  *
3147  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3148  * has not been released.
3149  *
3150  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3151  *
3152  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3153  */
3154 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3155 {
3156         int error;
3157         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3158         struct file *fpin = NULL;
3159         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3160         struct inode *inode = mapping->host;
3161         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3162         struct folio *folio;
3163         vm_fault_t ret = 0;
3164         bool mapping_locked = false;
3165
3166         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3167         if (unlikely(index >= max_idx))
3168                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3169
3170         /*
3171          * Do we have something in the page cache already?
3172          */
3173         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3174         if (likely(folio)) {
3175                 /*
3176                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3177                  * the lock.
3178                  */
3179                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3180                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3181                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3182                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3183                         mapping_locked = true;
3184                 }
3185         } else {
3186                 /* No page in the page cache at all */
3187                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3188                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3189                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3190                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3191 retry_find:
3192                 /*
3193                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3194                  * invalidate_lock
3195                  */
3196                 if (!mapping_locked) {
3197                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3198                         mapping_locked = true;
3199                 }
3200                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3201                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3202                                           vmf->gfp_mask);
3203                 if (!folio) {
3204                         if (fpin)
3205                                 goto out_retry;
3206                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3207                         return VM_FAULT_OOM;
3208                 }
3209         }
3210
3211         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3212                 goto out_retry;
3213
3214         /* Did it get truncated? */
3215         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3216                 folio_unlock(folio);
3217                 folio_put(folio);
3218                 goto retry_find;
3219         }
3220         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3221
3222         /*
3223          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3224          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3225          */
3226         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3227                 /*
3228                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3229                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3230                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3231                  * try again.
3232                  */
3233                 if (!mapping_locked) {
3234                         folio_unlock(folio);
3235                         folio_put(folio);
3236                         goto retry_find;
3237                 }
3238                 goto page_not_uptodate;
3239         }
3240
3241         /*
3242          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3243          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3244          * redo the fault.
3245          */
3246         if (fpin) {
3247                 folio_unlock(folio);
3248                 goto out_retry;
3249         }
3250         if (mapping_locked)
3251                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3252
3253         /*
3254          * Found the page and have a reference on it.
3255          * We must recheck i_size under page lock.
3256          */
3257         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3258         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3259                 folio_unlock(folio);
3260                 folio_put(folio);
3261                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3262         }
3263
3264         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3265         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3266
3267 page_not_uptodate:
3268         /*
3269          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3270          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3271          * because there really aren't any performance issues here
3272          * and we need to check for errors.
3273          */
3274         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3275         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
3276         if (fpin)
3277                 goto out_retry;
3278         folio_put(folio);
3279
3280         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3281                 goto retry_find;
3282         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3283
3284         return VM_FAULT_SIGBUS;
3285
3286 out_retry:
3287         /*
3288          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3289          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3290          * page.
3291          */
3292         if (folio)
3293                 folio_put(folio);
3294         if (mapping_locked)
3295                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3296         if (fpin)
3297                 fput(fpin);
3298         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3299 }
3300 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3301
3302 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3303 {
3304         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3305
3306         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3307         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3308                 unlock_page(page);
3309                 put_page(page);
3310                 return true;
3311         }
3312
3313         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3314                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3315                 if (!ret) {
3316                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3317                         unlock_page(page);
3318                         return true;
3319                 }
3320         }
3321
3322         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3323                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3324
3325         /* See comment in handle_pte_fault() */
3326         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3327                 unlock_page(page);
3328                 put_page(page);
3329                 return true;
3330         }
3331
3332         return false;
3333 }
3334
3335 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3336                                        struct address_space *mapping,
3337                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3338 {
3339         unsigned long max_idx;
3340
3341         do {
3342                 if (!folio)
3343                         return NULL;
3344                 if (xas_retry(xas, folio))
3345                         continue;
3346                 if (xa_is_value(folio))
3347                         continue;
3348                 if (folio_test_locked(folio))
3349                         continue;
3350                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3351                         continue;
3352                 /* Has the page moved or been split? */
3353                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3354                         goto skip;
3355                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3356                         goto skip;
3357                 if (!folio_trylock(folio))
3358                         goto skip;
3359                 if (folio->mapping != mapping)
3360                         goto unlock;
3361                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3362                         goto unlock;
3363                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3364                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3365                         goto unlock;
3366                 return folio;
3367 unlock:
3368                 folio_unlock(folio);
3369 skip:
3370                 folio_put(folio);
3371         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3372
3373         return NULL;
3374 }
3375
3376 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3377                                           struct xa_state *xas,
3378                                           pgoff_t end_pgoff)
3379 {
3380         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3381                                   mapping, xas, end_pgoff);
3382 }
3383
3384 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3385                                          struct xa_state *xas,
3386                                          pgoff_t end_pgoff)
3387 {
3388         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3389                                   mapping, xas, end_pgoff);
3390 }
3391
3392 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3393                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3394 {
3395         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3396         struct file *file = vma->vm_file;
3397         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3398         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3399         unsigned long addr;
3400         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3401         struct folio *folio;
3402         struct page *page;
3403         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3404         vm_fault_t ret = 0;
3405
3406         rcu_read_lock();
3407         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3408         if (!folio)
3409                 goto out;
3410
3411         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3412                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3413                 goto out;
3414         }
3415
3416         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3417         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3418         do {
3419 again:
3420                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3421                 if (PageHWPoison(page))
3422                         goto unlock;
3423
3424                 if (mmap_miss > 0)
3425                         mmap_miss--;
3426
3427                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3428                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3429                 last_pgoff = xas.xa_index;
3430
3431                 /*
3432                  * NOTE: If there're PTE markers, we'll leave them to be
3433                  * handled in the specific fault path, and it'll prohibit the
3434                  * fault-around logic.
3435                  */
3436                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3437                         goto unlock;
3438
3439                 /* We're about to handle the fault */
3440                 if (vmf->address == addr)
3441                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3442
3443                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3444                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3445                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3446                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3447                         xas.xa_index++;
3448                         folio_ref_inc(folio);
3449                         goto again;
3450                 }
3451                 folio_unlock(folio);
3452                 continue;
3453 unlock:
3454                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3455                         xas.xa_index++;
3456                         goto again;
3457                 }
3458                 folio_unlock(folio);
3459                 folio_put(folio);
3460         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3461         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3462 out:
3463         rcu_read_unlock();
3464         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3465         return ret;
3466 }
3467 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3468
3469 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3470 {
3471         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3472         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3473         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3474
3475         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3476         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3477         folio_lock(folio);
3478         if (folio->mapping != mapping) {
3479                 folio_unlock(folio);
3480                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3481                 goto out;
3482         }
3483         /*
3484          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3485          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3486          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3487          */
3488         folio_mark_dirty(folio);
3489         folio_wait_stable(folio);
3490 out:
3491         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3492         return ret;
3493 }
3494
3495 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3496         .fault          = filemap_fault,
3497         .map_pages      = filemap_map_pages,
3498         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3499 };
3500
3501 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3502
3503 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3504 {
3505         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3506
3507         if (!mapping->a_ops->read_folio)
3508                 return -ENOEXEC;
3509         file_accessed(file);
3510         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3511         return 0;
3512 }
3513
3514 /*
3515  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3516  */
3517 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3518 {
3519         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3520                 return -EINVAL;
3521         return generic_file_mmap(file, vma);
3522 }
3523 #else
3524 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3525 {
3526         return VM_FAULT_SIGBUS;
3527 }
3528 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3529 {
3530         return -ENOSYS;
3531 }
3532 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3533 {
3534         return -ENOSYS;
3535 }
3536 #endif /* CONFIG_MMU */
3537
3538 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3539 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3540 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3541
3542 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3543                 pgoff_t index, filler_t filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3544 {
3545         struct folio *folio;
3546         int err;
3547
3548         if (!filler)
3549                 filler = mapping->a_ops->read_folio;
3550 repeat:
3551         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3552         if (!folio) {
3553                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3554                 if (!folio)
3555                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3556                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3557                 if (unlikely(err)) {
3558                         folio_put(folio);
3559                         if (err == -EEXIST)
3560                                 goto repeat;
3561                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3562                         return ERR_PTR(err);
3563                 }
3564
3565                 goto filler;
3566         }
3567         if (folio_test_uptodate(folio))
3568                 goto out;
3569
3570         if (!folio_trylock(folio)) {
3571                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3572                 goto repeat;
3573         }
3574
3575         /* Folio was truncated from mapping */
3576         if (!folio->mapping) {
3577                 folio_unlock(folio);
3578                 folio_put(folio);
3579                 goto repeat;
3580         }
3581
3582         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3583         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3584                 folio_unlock(folio);
3585                 goto out;
3586         }
3587
3588 filler:
3589         err = filemap_read_folio(file, filler, folio);
3590         if (err) {
3591                 folio_put(folio);
3592                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3593                         goto repeat;
3594                 return ERR_PTR(err);
3595         }
3596
3597 out:
3598         folio_mark_accessed(folio);
3599         return folio;
3600 }
3601
3602 /**
3603  * read_cache_folio - Read into page cache, fill it if needed.
3604  * @mapping: The address_space to read from.
3605  * @index: The index to read.
3606  * @filler: Function to perform the read, or NULL to use aops->read_folio().
3607  * @file: Passed to filler function, may be NULL if not required.
3608  *
3609  * Read one page into the page cache.  If it succeeds, the folio returned
3610  * will contain @index, but it may not be the first page of the folio.
3611  *
3612  * If the filler function returns an error, it will be returned to the
3613  * caller.
3614  *
3615  * Context: May sleep.  Expects mapping->invalidate_lock to be held.
3616  * Return: An uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3617  */
3618 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3619                 filler_t filler, struct file *file)
3620 {
3621         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file,
3622                         mapping_gfp_mask(mapping));
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3625
3626 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3627                 pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3628 {
3629         struct folio *folio;
3630
3631         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file, gfp);
3632         if (IS_ERR(folio))
3633                 return &folio->page;
3634         return folio_file_page(folio, index);
3635 }
3636
3637 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3638                         pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file)
3639 {
3640         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, file,
3641                         mapping_gfp_mask(mapping));
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3644
3645 /**
3646  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3647  * @mapping:    the page's address_space
3648  * @index:      the page index
3649  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3650  *
3651  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3652  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3653  *
3654  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3655  *
3656  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3657  *
3658  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3659  */
3660 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3661                                 pgoff_t index,
3662                                 gfp_t gfp)
3663 {
3664         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3665 }
3666 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3667
3668 /*
3669  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3670  */
3671 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3672 {
3673         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3674         char pathname[128];
3675         char *path;
3676
3677         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3678         if (__ratelimit(&_rs)) {
3679                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3680                 if (IS_ERR(path))
3681                         path = "(unknown)";
3682                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3683                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3684                         current->comm);
3685         }
3686 }
3687
3688 ssize_t
3689 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3690 {
3691         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3692         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3693         struct inode    *inode = mapping->host;
3694         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3695         ssize_t         written;
3696         size_t          write_len;
3697         pgoff_t         end;
3698
3699         write_len = iov_iter_count(from);
3700         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3701
3702         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3703                 /* If there are pages to writeback, return */
3704                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3705                                            pos + write_len - 1))
3706                         return -EAGAIN;
3707         } else {
3708                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3709                                                         pos + write_len - 1);
3710                 if (written)
3711                         goto out;
3712         }
3713
3714         /*
3715          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3716          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3717          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3718          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3719          */
3720         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3721                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3722         /*
3723          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3724          * to buffered write.
3725          */
3726         if (written) {
3727                 if (written == -EBUSY)
3728                         return 0;
3729                 goto out;
3730         }
3731
3732         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3733
3734         /*
3735          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3736          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3737          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3738          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3739          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3740          * fails, tough, the write still worked...
3741          *
3742          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3743          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3744          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3745          * them by removing it completely.
3746          *
3747          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3748          *
3749          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3750          */
3751         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3752             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3753                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3754
3755         if (written > 0) {
3756                 pos += written;
3757                 write_len -= written;
3758                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3759                         i_size_write(inode, pos);
3760                         mark_inode_dirty(inode);
3761                 }
3762                 iocb->ki_pos = pos;
3763         }
3764         if (written != -EIOCBQUEUED)
3765                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3766 out:
3767         return written;
3768 }
3769 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3770
3771 ssize_t generic_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
3772 {
3773         struct file *file = iocb->ki_filp;
3774         loff_t pos = iocb->ki_pos;
3775         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3776         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3777         long status = 0;
3778         ssize_t written = 0;
3779
3780         do {
3781                 struct page *page;
3782                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3783                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3784                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3785                 void *fsdata = NULL;
3786
3787                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3788                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3789                                                 iov_iter_count(i));
3790
3791 again:
3792                 /*
3793                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3794                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3795                  * same page as we're writing to, without it being marked
3796                  * up-to-date.
3797                  */
3798                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
3799                         status = -EFAULT;
3800                         break;
3801                 }
3802
3803                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3804                         status = -EINTR;
3805                         break;
3806                 }
3807
3808                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes,
3809                                                 &page, &fsdata);
3810                 if (unlikely(status < 0))
3811                         break;
3812
3813                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3814                         flush_dcache_page(page);
3815
3816                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3817                 flush_dcache_page(page);
3818
3819                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3820                                                 page, fsdata);
3821                 if (unlikely(status != copied)) {
3822                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3823                         if (unlikely(status < 0))
3824                                 break;
3825                 }
3826                 cond_resched();
3827
3828                 if (unlikely(status == 0)) {
3829                         /*
3830                          * A short copy made ->write_end() reject the
3831                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3832                          * halfway through, might be a race with munmap,
3833                          * might be severe memory pressure.
3834                          */
3835                         if (copied)
3836                                 bytes = copied;
3837                         goto again;
3838                 }
3839                 pos += status;
3840                 written += status;
3841
3842                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3843         } while (iov_iter_count(i));
3844
3845         return written ? written : status;
3846 }
3847 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3848
3849 /**
3850  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3851  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3852  * @from:       iov_iter with data to write
3853  *
3854  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3855  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3856  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3857  * do direct IO or a standard buffered write.
3858  *
3859  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3860  * object which does not need locking at all.
3861  *
3862  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3863  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3864  * avoid syncing under i_rwsem.
3865  *
3866  * Return:
3867  * * number of bytes written, even for truncated writes
3868  * * negative error code if no data has been written at all
3869  */
3870 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3871 {
3872         struct file *file = iocb->ki_filp;
3873         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3874         struct inode    *inode = mapping->host;
3875         ssize_t         written = 0;
3876         ssize_t         err;
3877         ssize_t         status;
3878
3879         /* We can write back this queue in page reclaim */
3880         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3881         err = file_remove_privs(file);
3882         if (err)
3883                 goto out;
3884
3885         err = file_update_time(file);
3886         if (err)
3887                 goto out;
3888
3889         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3890                 loff_t pos, endbyte;
3891
3892                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3893                 /*
3894                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3895                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3896                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3897                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3898                  * page-cache pages correctly).
3899                  */
3900                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3901                         goto out;
3902
3903                 pos = iocb->ki_pos;
3904                 status = generic_perform_write(iocb, from);
3905                 /*
3906                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3907                  * then we want to return the number of bytes which were
3908                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3909                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3910                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3911                  */
3912                 if (unlikely(status < 0)) {
3913                         err = status;
3914                         goto out;
3915                 }
3916                 /*
3917                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3918                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3919                  * semantics.
3920                  */
3921                 endbyte = pos + status - 1;
3922                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3923                 if (err == 0) {
3924                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3925                         written += status;
3926                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3927                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3928                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3929                 } else {
3930                         /*
3931                          * We don't know how much we wrote, so just return
3932                          * the number of bytes which were direct-written
3933                          */
3934                 }
3935         } else {
3936                 written = generic_perform_write(iocb, from);
3937                 if (likely(written > 0))
3938                         iocb->ki_pos += written;
3939         }
3940 out:
3941         current->backing_dev_info = NULL;
3942         return written ? written : err;
3943 }
3944 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3945
3946 /**
3947  * generic_file_write_iter - write data to a file
3948  * @iocb:       IO state structure
3949  * @from:       iov_iter with data to write
3950  *
3951  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3952  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3953  * and acquires i_rwsem as needed.
3954  * Return:
3955  * * negative error code if no data has been written at all of
3956  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3957  * * number of bytes written, even for truncated writes
3958  */
3959 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3960 {
3961         struct file *file = iocb->ki_filp;
3962         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3963         ssize_t ret;
3964
3965         inode_lock(inode);
3966         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3967         if (ret > 0)
3968                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3969         inode_unlock(inode);
3970
3971         if (ret > 0)
3972                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3973         return ret;
3974 }
3975 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3976
3977 /**
3978  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3979  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3980  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3981  *
3982  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3983  * (presumably at folio->private).
3984  *
3985  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3986  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3987  *
3988  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3989  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3990  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3991  *
3992  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3993  */
3994 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3995 {
3996         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3997
3998         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3999         if (folio_test_writeback(folio))
4000                 return false;
4001
4002         if (mapping && mapping->a_ops->release_folio)
4003                 return mapping->a_ops->release_folio(folio, gfp);
4004         return try_to_free_buffers(folio);
4005 }
4006 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);