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