Merge tag 'io_uring-5.9-2020-10-02' of git://git.kernel.dk/linux-block
[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 "internal.h"
46
47 #define CREATE_TRACE_POINTS
48 #include <trace/events/filemap.h>
49
50 /*
51  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
52  */
53 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
54
55 #include <asm/mman.h>
56
57 /*
58  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
59  * though.
60  *
61  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
62  *
63  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
64  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
65  *
66  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
67  */
68
69 /*
70  * Lock ordering:
71  *
72  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
73  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
74  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
75  *        ->i_pages lock
76  *
77  *  ->i_mutex
78  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
79  *
80  *  ->mmap_lock
81  *    ->i_mmap_rwsem
82  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
83  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
84  *
85  *  ->mmap_lock
86  *    ->lock_page               (access_process_vm)
87  *
88  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
89  *    ->mmap_lock               (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
90  *
91  *  bdi->wb.list_lock
92  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
93  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
94  *
95  *  ->i_mmap_rwsem
96  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
97  *
98  *  ->anon_vma.lock
99  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
100  *
101  *  ->page_table_lock or pte_lock
102  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
103  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
104  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
105  *    ->pgdat->lru_lock         (follow_page->mark_page_accessed)
106  *    ->pgdat->lru_lock         (check_pte_range->isolate_lru_page)
107  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
108  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
109  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
110  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
111  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
112  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
113  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
114  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
115  *
116  * ->i_mmap_rwsem
117  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
118  */
119
120 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
121                                    struct page *page, void *shadow)
122 {
123         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
124         unsigned int nr = 1;
125
126         mapping_set_update(&xas, mapping);
127
128         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
129         if (!PageHuge(page)) {
130                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
131                 nr = compound_nr(page);
132         }
133
134         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
135         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
136         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
137
138         xas_store(&xas, shadow);
139         xas_init_marks(&xas);
140
141         page->mapping = NULL;
142         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
143
144         if (shadow) {
145                 mapping->nrexceptional += nr;
146                 /*
147                  * Make sure the nrexceptional update is committed before
148                  * the nrpages update so that final truncate racing
149                  * with reclaim does not see both counters 0 at the
150                  * same time and miss a shadow entry.
151                  */
152                 smp_wmb();
153         }
154         mapping->nrpages -= nr;
155 }
156
157 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
158                                       struct page *page)
159 {
160         int nr;
161
162         /*
163          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
164          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
165          * stale data around in the cleancache once our page is gone
166          */
167         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
168                 cleancache_put_page(page);
169         else
170                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
171
172         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
173         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
174         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
175                 int mapcount;
176
177                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
178                          current->comm, page_to_pfn(page));
179                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
180                 dump_stack();
181                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
182
183                 mapcount = page_mapcount(page);
184                 if (mapping_exiting(mapping) &&
185                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
186                         /*
187                          * All vmas have already been torn down, so it's
188                          * a good bet that actually the page is unmapped,
189                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
190                          * some other bad page check should catch it later.
191                          */
192                         page_mapcount_reset(page);
193                         page_ref_sub(page, mapcount);
194                 }
195         }
196
197         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
198         if (PageHuge(page))
199                 return;
200
201         nr = thp_nr_pages(page);
202
203         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES, -nr);
204         if (PageSwapBacked(page)) {
205                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM, -nr);
206                 if (PageTransHuge(page))
207                         __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_THPS);
208         } else if (PageTransHuge(page)) {
209                 __dec_node_page_state(page, NR_FILE_THPS);
210                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
211         }
212
213         /*
214          * At this point page must be either written or cleaned by
215          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
216          * unwritten data.
217          *
218          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
219          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
220          * page and anyway will be cleared before returning page into
221          * buddy allocator.
222          */
223         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
224                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
225 }
226
227 /*
228  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
229  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
230  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
231  */
232 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
233 {
234         struct address_space *mapping = page->mapping;
235
236         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
237
238         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
239         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
240 }
241
242 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
243                                 struct page *page)
244 {
245         void (*freepage)(struct page *);
246
247         freepage = mapping->a_ops->freepage;
248         if (freepage)
249                 freepage(page);
250
251         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
252                 page_ref_sub(page, HPAGE_PMD_NR);
253                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
254         } else {
255                 put_page(page);
256         }
257 }
258
259 /**
260  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
261  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
262  *
263  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
264  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
265  * has a reference on the page.
266  */
267 void delete_from_page_cache(struct page *page)
268 {
269         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
270         unsigned long flags;
271
272         BUG_ON(!PageLocked(page));
273         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
274         __delete_from_page_cache(page, NULL);
275         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
276
277         page_cache_free_page(mapping, page);
278 }
279 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
280
281 /*
282  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
283  * @mapping: the mapping to which pages belong
284  * @pvec: pagevec with pages to delete
285  *
286  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
287  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
288  * and is optimised for it to be dense.
289  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
290  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
291  * @pvec.
292  *
293  * The function expects the i_pages lock to be held.
294  */
295 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
296                              struct pagevec *pvec)
297 {
298         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
299         int total_pages = 0;
300         int i = 0;
301         struct page *page;
302
303         mapping_set_update(&xas, mapping);
304         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
305                 if (i >= pagevec_count(pvec))
306                         break;
307
308                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
309                 if (xa_is_value(page))
310                         continue;
311                 /*
312                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
313                  * pages locked so they are protected from being removed.
314                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
315                  * means our page has been removed, which shouldn't be
316                  * possible because we're holding the PageLock.
317                  */
318                 if (page != pvec->pages[i]) {
319                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
320                                         page);
321                         continue;
322                 }
323
324                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
325
326                 if (page->index == xas.xa_index)
327                         page->mapping = NULL;
328                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
329
330                 /*
331                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
332                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
333                  * page.
334                  */
335                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
336                         i++;
337                 xas_store(&xas, NULL);
338                 total_pages++;
339         }
340         mapping->nrpages -= total_pages;
341 }
342
343 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
344                                   struct pagevec *pvec)
345 {
346         int i;
347         unsigned long flags;
348
349         if (!pagevec_count(pvec))
350                 return;
351
352         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
353         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
354                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
355
356                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
357         }
358         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
359         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
360
361         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
362                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
363 }
364
365 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
366 {
367         int ret = 0;
368         /* Check for outstanding write errors */
369         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
370             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
371                 ret = -ENOSPC;
372         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
373             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
374                 ret = -EIO;
375         return ret;
376 }
377 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
378
379 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
380 {
381         /* Check for outstanding write errors */
382         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
383                 return -EIO;
384         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
385                 return -ENOSPC;
386         return 0;
387 }
388
389 /**
390  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
391  * @mapping:    address space structure to write
392  * @start:      offset in bytes where the range starts
393  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
394  * @sync_mode:  enable synchronous operation
395  *
396  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
397  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
398  *
399  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
400  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
401  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
402  * be waited upon, and not just skipped over.
403  *
404  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
405  */
406 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
407                                 loff_t end, int sync_mode)
408 {
409         int ret;
410         struct writeback_control wbc = {
411                 .sync_mode = sync_mode,
412                 .nr_to_write = LONG_MAX,
413                 .range_start = start,
414                 .range_end = end,
415         };
416
417         if (!mapping_cap_writeback_dirty(mapping) ||
418             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
419                 return 0;
420
421         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
422         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
423         wbc_detach_inode(&wbc);
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
428         int sync_mode)
429 {
430         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
431 }
432
433 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
434 {
435         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
438
439 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
440                                 loff_t end)
441 {
442         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
443 }
444 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
445
446 /**
447  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
448  * @mapping:    target address_space
449  *
450  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
451  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
452  *
453  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
454  */
455 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
456 {
457         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
458 }
459 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
460
461 /**
462  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
463  * @mapping:           address space within which to check
464  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
465  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
466  *
467  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
468  * direct writing in this range will trigger a writeback.
469  *
470  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
471  * %false otherwise.
472  */
473 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
474                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
475 {
476         struct page *page;
477         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
478         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
479
480         if (end_byte < start_byte)
481                 return false;
482
483         rcu_read_lock();
484         for (;;) {
485                 page = xas_find(&xas, max);
486                 if (xas_retry(&xas, page))
487                         continue;
488                 /* Shadow entries don't count */
489                 if (xa_is_value(page))
490                         continue;
491                 /*
492                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
493                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
494                  * there was a page here recently.
495                  */
496                 break;
497         }
498         rcu_read_unlock();
499
500         return page != NULL;
501 }
502 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
503
504 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
505                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
506 {
507         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
508         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
509         struct pagevec pvec;
510         int nr_pages;
511
512         if (end_byte < start_byte)
513                 return;
514
515         pagevec_init(&pvec);
516         while (index <= end) {
517                 unsigned i;
518
519                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
520                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
521                 if (!nr_pages)
522                         break;
523
524                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
525                         struct page *page = pvec.pages[i];
526
527                         wait_on_page_writeback(page);
528                         ClearPageError(page);
529                 }
530                 pagevec_release(&pvec);
531                 cond_resched();
532         }
533 }
534
535 /**
536  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
537  * @mapping:            address space structure to wait for
538  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
539  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
540  *
541  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
542  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
543  * the address space and return it.
544  *
545  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
546  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
547  * reporting the error.
548  *
549  * Return: error status of the address space.
550  */
551 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
552                             loff_t end_byte)
553 {
554         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
555         return filemap_check_errors(mapping);
556 }
557 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
558
559 /**
560  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
561  * @mapping:            address space structure to wait for
562  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
563  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
564  *
565  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
566  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
567  * this function does not clear error status of the address space.
568  *
569  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
570  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
571  * fsfreeze(8)
572  */
573 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
574                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
575 {
576         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
577         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
578 }
579 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
580
581 /**
582  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
583  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
584  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
585  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
586  *
587  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
588  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
589  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
590  *
591  * Since the error status of the file is advanced by this function,
592  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
593  * reporting the error.
594  *
595  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
596  */
597 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
598 {
599         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
600
601         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
602         return file_check_and_advance_wb_err(file);
603 }
604 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
605
606 /**
607  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
608  * @mapping: address space structure to wait for
609  *
610  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
611  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
612  * does not clear error status of the address space.
613  *
614  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
615  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
616  * fsfreeze(8)
617  *
618  * Return: error status of the address space.
619  */
620 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
621 {
622         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
623         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
624 }
625 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
626
627 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
628 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
629 {
630         if (dax_mapping(mapping))
631                 return mapping->nrexceptional;
632
633         return mapping->nrpages;
634 }
635
636 /**
637  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
638  * @mapping:    the address_space for the pages
639  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
640  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
641  *
642  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
643  *
644  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
645  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
646  *
647  * Return: error status of the address space.
648  */
649 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
650                                  loff_t lstart, loff_t lend)
651 {
652         int err = 0;
653
654         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
655                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
656                                                  WB_SYNC_ALL);
657                 /*
658                  * Even if the above returned error, the pages may be
659                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
660                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
661                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
662                  */
663                 if (err != -EIO) {
664                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
665                                                 lstart, lend);
666                         if (!err)
667                                 err = err2;
668                 } else {
669                         /* Clear any previously stored errors */
670                         filemap_check_errors(mapping);
671                 }
672         } else {
673                 err = filemap_check_errors(mapping);
674         }
675         return err;
676 }
677 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
678
679 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
680 {
681         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
682
683         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
684 }
685 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
686
687 /**
688  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
689  *                                 and advance wb_err to current one
690  * @file: struct file on which the error is being reported
691  *
692  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
693  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
694  * since the file was opened if there haven't been any).
695  *
696  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
697  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
698  *
699  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
700  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
701  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
702  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
703  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
704  *
705  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
706  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
707  * the latest value swapped in for this file descriptor.
708  *
709  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
710  */
711 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
712 {
713         int err = 0;
714         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
715         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
716
717         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
718         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
719                 /* Something changed, must use slow path */
720                 spin_lock(&file->f_lock);
721                 old = file->f_wb_err;
722                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
723                                                 &file->f_wb_err);
724                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
725                 spin_unlock(&file->f_lock);
726         }
727
728         /*
729          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
730          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
731          * that the legacy code would have had on these flags.
732          */
733         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
734         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
735         return err;
736 }
737 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
738
739 /**
740  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
741  * @file:       file pointing to address_space with pages
742  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
743  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
744  *
745  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
746  *
747  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
748  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
749  *
750  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
751  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
752  *
753  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
754  */
755 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
756 {
757         int err = 0, err2;
758         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
759
760         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
761                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
762                                                  WB_SYNC_ALL);
763                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
764                 if (err != -EIO)
765                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
766         }
767         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
768         if (!err)
769                 err = err2;
770         return err;
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
773
774 /**
775  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
776  * @old:        page to be replaced
777  * @new:        page to replace with
778  * @gfp_mask:   allocation mode
779  *
780  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
781  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
782  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
783  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
784  * caller must do that.
785  *
786  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
787  *
788  * Return: %0
789  */
790 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask)
791 {
792         struct address_space *mapping = old->mapping;
793         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
794         pgoff_t offset = old->index;
795         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
796         unsigned long flags;
797
798         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
799         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
800         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
801
802         get_page(new);
803         new->mapping = mapping;
804         new->index = offset;
805
806         mem_cgroup_migrate(old, new);
807
808         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
809         xas_store(&xas, new);
810
811         old->mapping = NULL;
812         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
813         if (!PageHuge(old))
814                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
815         if (!PageHuge(new))
816                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
817         if (PageSwapBacked(old))
818                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
819         if (PageSwapBacked(new))
820                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
821         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
822         if (freepage)
823                 freepage(old);
824         put_page(old);
825
826         return 0;
827 }
828 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
829
830 static int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
831                                       struct address_space *mapping,
832                                       pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask,
833                                       void **shadowp)
834 {
835         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
836         int huge = PageHuge(page);
837         int error;
838         void *old;
839
840         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
841         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
842         mapping_set_update(&xas, mapping);
843
844         get_page(page);
845         page->mapping = mapping;
846         page->index = offset;
847
848         if (!huge) {
849                 error = mem_cgroup_charge(page, current->mm, gfp_mask);
850                 if (error)
851                         goto error;
852         }
853
854         do {
855                 xas_lock_irq(&xas);
856                 old = xas_load(&xas);
857                 if (old && !xa_is_value(old))
858                         xas_set_err(&xas, -EEXIST);
859                 xas_store(&xas, page);
860                 if (xas_error(&xas))
861                         goto unlock;
862
863                 if (xa_is_value(old)) {
864                         mapping->nrexceptional--;
865                         if (shadowp)
866                                 *shadowp = old;
867                 }
868                 mapping->nrpages++;
869
870                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
871                 if (!huge)
872                         __inc_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
873 unlock:
874                 xas_unlock_irq(&xas);
875         } while (xas_nomem(&xas, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK));
876
877         if (xas_error(&xas)) {
878                 error = xas_error(&xas);
879                 goto error;
880         }
881
882         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
883         return 0;
884 error:
885         page->mapping = NULL;
886         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
887         put_page(page);
888         return error;
889 }
890 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
891
892 /**
893  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
894  * @page:       page to add
895  * @mapping:    the page's address_space
896  * @offset:     page index
897  * @gfp_mask:   page allocation mode
898  *
899  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
900  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
901  *
902  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
903  */
904 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
905                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
906 {
907         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
908                                           gfp_mask, NULL);
909 }
910 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
911
912 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
913                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
914 {
915         void *shadow = NULL;
916         int ret;
917
918         __SetPageLocked(page);
919         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
920                                          gfp_mask, &shadow);
921         if (unlikely(ret))
922                 __ClearPageLocked(page);
923         else {
924                 /*
925                  * The page might have been evicted from cache only
926                  * recently, in which case it should be activated like
927                  * any other repeatedly accessed page.
928                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
929                  * data from the working set, only to cache data that will
930                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
931                  */
932                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
933                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
934                         workingset_refault(page, shadow);
935                 lru_cache_add(page);
936         }
937         return ret;
938 }
939 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
940
941 #ifdef CONFIG_NUMA
942 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
943 {
944         int n;
945         struct page *page;
946
947         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
948                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
949                 do {
950                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
951                         n = cpuset_mem_spread_node();
952                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
953                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
954
955                 return page;
956         }
957         return alloc_pages(gfp, 0);
958 }
959 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
960 #endif
961
962 /*
963  * In order to wait for pages to become available there must be
964  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
965  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
966  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
967  * become available, and for the woken contexts to check to be
968  * sure the appropriate page became available, this saves space
969  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
970  * collisions.
971  */
972 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
973 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
974 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
975
976 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
977 {
978         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
979 }
980
981 void __init pagecache_init(void)
982 {
983         int i;
984
985         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
986                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
987
988         page_writeback_init();
989 }
990
991 /*
992  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
993  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
994  * one.
995  *
996  * We have:
997  *
998  *  (a) no special bits set:
999  *
1000  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1001  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1002  *      and remove it from the wait queue.
1003  *
1004  *      Simple and straightforward.
1005  *
1006  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1007  *
1008  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1009  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1010  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1011  *
1012  *      This is the traditional exclusive wait.
1013  *
1014  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1015  *
1016  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1017  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1018  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1019  *      the waiter.
1020  *
1021  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1022  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1023  *      that it now has the lock.
1024  */
1025 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1026 {
1027         unsigned int flags;
1028         struct wait_page_key *key = arg;
1029         struct wait_page_queue *wait_page
1030                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1031
1032         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1033                 return 0;
1034
1035         /*
1036          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1037          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1038          */
1039         flags = wait->flags;
1040         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1041                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1042                         return -1;
1043                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1044                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1045                                 return -1;
1046                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1047                 }
1048         }
1049
1050         /*
1051          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1052          * is waiting for this will be checking the flags without
1053          * any locking.
1054          *
1055          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1056          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1057          * with the load-acquire in wait_on_page_bit_common().
1058          */
1059         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1060         wake_up_state(wait->private, mode);
1061
1062         /*
1063          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1064          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1065          *
1066          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1067          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1068          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1069          * might be de-allocated and the process might even have
1070          * exited.
1071          */
1072         list_del_init_careful(&wait->entry);
1073         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1074 }
1075
1076 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1077 {
1078         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1079         struct wait_page_key key;
1080         unsigned long flags;
1081         wait_queue_entry_t bookmark;
1082
1083         key.page = page;
1084         key.bit_nr = bit_nr;
1085         key.page_match = 0;
1086
1087         bookmark.flags = 0;
1088         bookmark.private = NULL;
1089         bookmark.func = NULL;
1090         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1091
1092         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1093         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1094
1095         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1096                 /*
1097                  * Take a breather from holding the lock,
1098                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1099                  * to acquire the lock and remove themselves
1100                  * from wait queue
1101                  */
1102                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1103                 cpu_relax();
1104                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1105                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1106         }
1107
1108         /*
1109          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1110          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1111          * term waiter
1112          *
1113          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1114          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1115          * page waiters.
1116          */
1117         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1118                 ClearPageWaiters(page);
1119                 /*
1120                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1121                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1122                  * other pages on it.
1123                  *
1124                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1125                  */
1126         }
1127         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1128 }
1129
1130 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1131 {
1132         if (!PageWaiters(page))
1133                 return;
1134         wake_up_page_bit(page, bit);
1135 }
1136
1137 /*
1138  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1139  */
1140 enum behavior {
1141         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1142                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1143                          */
1144         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1145                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1146                          */
1147         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1148                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1149                          */
1150 };
1151
1152 /*
1153  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark us done
1154  * if successful.
1155  */
1156 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1157                                         struct wait_queue_entry *wait)
1158 {
1159         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1160                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1161                         return false;
1162         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1163                 return false;
1164
1165         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1166         return true;
1167 }
1168
1169 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1170 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1171
1172 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1173         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1174 {
1175         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1176         struct wait_page_queue wait_page;
1177         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1178         bool thrashing = false;
1179         bool delayacct = false;
1180         unsigned long pflags;
1181
1182         if (bit_nr == PG_locked &&
1183             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1184                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1185                         delayacct_thrashing_start();
1186                         delayacct = true;
1187                 }
1188                 psi_memstall_enter(&pflags);
1189                 thrashing = true;
1190         }
1191
1192         init_wait(wait);
1193         wait->func = wake_page_function;
1194         wait_page.page = page;
1195         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1196
1197 repeat:
1198         wait->flags = 0;
1199         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1200                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1201                 if (--unfairness < 0)
1202                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1203         }
1204
1205         /*
1206          * Do one last check whether we can get the
1207          * page bit synchronously.
1208          *
1209          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1210          * to let any waker we _just_ missed know they
1211          * need to wake us up (otherwise they'll never
1212          * even go to the slow case that looks at the
1213          * page queue), and add ourselves to the wait
1214          * queue if we need to sleep.
1215          *
1216          * This part needs to be done under the queue
1217          * lock to avoid races.
1218          */
1219         spin_lock_irq(&q->lock);
1220         SetPageWaiters(page);
1221         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1222                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1223         spin_unlock_irq(&q->lock);
1224
1225         /*
1226          * From now on, all the logic will be based on
1227          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1228          * see whether the page bit testing has already
1229          * been done by the wake function.
1230          *
1231          * We can drop our reference to the page.
1232          */
1233         if (behavior == DROP)
1234                 put_page(page);
1235
1236         /*
1237          * Note that until the "finish_wait()", or until
1238          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1239          * be very careful with the 'wait->flags', because
1240          * we may race with a waker that sets them.
1241          */
1242         for (;;) {
1243                 unsigned int flags;
1244
1245                 set_current_state(state);
1246
1247                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1248                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1249                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1250                         if (signal_pending_state(state, current))
1251                                 break;
1252
1253                         io_schedule();
1254                         continue;
1255                 }
1256
1257                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1258                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1259                         break;
1260
1261                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1262                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1263                         break;
1264
1265                 /*
1266                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1267                  * try to get it ourselves.
1268                  *
1269                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1270                  */
1271                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags)))
1272                         goto repeat;
1273
1274                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1275                 break;
1276         }
1277
1278         /*
1279          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1280          * waiter from the wait-queues, but the PageWaiters bit will remain
1281          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1282          * to do it here would be difficult and prone to races.
1283          */
1284         finish_wait(q, wait);
1285
1286         if (thrashing) {
1287                 if (delayacct)
1288                         delayacct_thrashing_end();
1289                 psi_memstall_leave(&pflags);
1290         }
1291
1292         /*
1293          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1294          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1295          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1296          * test but before the 'finish_wait()'.
1297          *
1298          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1299          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1300          * return value based on that state without races.
1301          *
1302          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1303          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1304          */
1305         if (behavior == EXCLUSIVE)
1306                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1307
1308         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1309 }
1310
1311 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1312 {
1313         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1314         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1317
1318 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1319 {
1320         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1321         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1322 }
1323 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1324
1325 static int __wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1326                                        struct wait_page_queue *wait, bool set)
1327 {
1328         struct wait_queue_head *q = page_waitqueue(page);
1329         int ret = 0;
1330
1331         wait->page = page;
1332         wait->bit_nr = PG_locked;
1333
1334         spin_lock_irq(&q->lock);
1335         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1336         SetPageWaiters(page);
1337         if (set)
1338                 ret = !trylock_page(page);
1339         else
1340                 ret = PageLocked(page);
1341         /*
1342          * If we were succesful now, we know we're still on the
1343          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1344          * safe to remove and return success, we know the callback
1345          * isn't going to trigger.
1346          */
1347         if (!ret)
1348                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1349         else
1350                 ret = -EIOCBQUEUED;
1351         spin_unlock_irq(&q->lock);
1352         return ret;
1353 }
1354
1355 static int wait_on_page_locked_async(struct page *page,
1356                                      struct wait_page_queue *wait)
1357 {
1358         if (!PageLocked(page))
1359                 return 0;
1360         return __wait_on_page_locked_async(compound_head(page), wait, false);
1361 }
1362
1363 /**
1364  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1365  * @page: The page to wait for.
1366  *
1367  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1368  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1369  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1370  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1371  * dereference @page.
1372  */
1373 void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page)
1374 {
1375         wait_queue_head_t *q;
1376
1377         page = compound_head(page);
1378         q = page_waitqueue(page);
1379         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE, DROP);
1380 }
1381
1382 /**
1383  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1384  * @page: Page defining the wait queue of interest
1385  * @waiter: Waiter to add to the queue
1386  *
1387  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1388  */
1389 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1390 {
1391         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1392         unsigned long flags;
1393
1394         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1395         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1396         SetPageWaiters(page);
1397         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1398 }
1399 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1400
1401 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1402
1403 /*
1404  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1405  *
1406  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1407  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1408  * not support that special operation, we just do this all by hand
1409  * instead.
1410  *
1411  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1412  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1413  * in the same byte as PG_locked.
1414  */
1415 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1416 {
1417         clear_bit_unlock(nr, mem);
1418         /* smp_mb__after_atomic(); */
1419         return test_bit(PG_waiters, mem);
1420 }
1421
1422 #endif
1423
1424 /**
1425  * unlock_page - unlock a locked page
1426  * @page: the page
1427  *
1428  * Unlocks the page and wakes up sleepers in ___wait_on_page_locked().
1429  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1430  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1431  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1432  *
1433  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1434  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1435  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1436  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1437  * test the sign bit).
1438  */
1439 void unlock_page(struct page *page)
1440 {
1441         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1442         page = compound_head(page);
1443         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1444         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1445                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1446 }
1447 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1448
1449 /**
1450  * end_page_writeback - end writeback against a page
1451  * @page: the page
1452  */
1453 void end_page_writeback(struct page *page)
1454 {
1455         /*
1456          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1457          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1458          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1459          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1460          * ever page writeback.
1461          */
1462         if (PageReclaim(page)) {
1463                 ClearPageReclaim(page);
1464                 rotate_reclaimable_page(page);
1465         }
1466
1467         if (!test_clear_page_writeback(page))
1468                 BUG();
1469
1470         smp_mb__after_atomic();
1471         wake_up_page(page, PG_writeback);
1472 }
1473 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1474
1475 /*
1476  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1477  * flags appropriately
1478  */
1479 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1480 {
1481         if (!is_write) {
1482                 if (!err) {
1483                         SetPageUptodate(page);
1484                 } else {
1485                         ClearPageUptodate(page);
1486                         SetPageError(page);
1487                 }
1488                 unlock_page(page);
1489         } else {
1490                 if (err) {
1491                         struct address_space *mapping;
1492
1493                         SetPageError(page);
1494                         mapping = page_mapping(page);
1495                         if (mapping)
1496                                 mapping_set_error(mapping, err);
1497                 }
1498                 end_page_writeback(page);
1499         }
1500 }
1501 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1502
1503 /**
1504  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1505  * @__page: the page to lock
1506  */
1507 void __lock_page(struct page *__page)
1508 {
1509         struct page *page = compound_head(__page);
1510         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1511         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1512                                 EXCLUSIVE);
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1515
1516 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1517 {
1518         struct page *page = compound_head(__page);
1519         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1520         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1521                                         EXCLUSIVE);
1522 }
1523 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1524
1525 int __lock_page_async(struct page *page, struct wait_page_queue *wait)
1526 {
1527         return __wait_on_page_locked_async(page, wait, true);
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Return values:
1532  * 1 - page is locked; mmap_lock is still held.
1533  * 0 - page is not locked.
1534  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1535  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1536  *     which case mmap_lock is still held.
1537  *
1538  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1539  * with the page locked and the mmap_lock unperturbed.
1540  */
1541 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1542                          unsigned int flags)
1543 {
1544         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1545                 /*
1546                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1547                  * even though return 0.
1548                  */
1549                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1550                         return 0;
1551
1552                 mmap_read_unlock(mm);
1553                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1554                         wait_on_page_locked_killable(page);
1555                 else
1556                         wait_on_page_locked(page);
1557                 return 0;
1558         } else {
1559                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1560                         int ret;
1561
1562                         ret = __lock_page_killable(page);
1563                         if (ret) {
1564                                 mmap_read_unlock(mm);
1565                                 return 0;
1566                         }
1567                 } else
1568                         __lock_page(page);
1569                 return 1;
1570         }
1571 }
1572
1573 /**
1574  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1575  * @mapping: Mapping.
1576  * @index: Index.
1577  * @max_scan: Maximum range to search.
1578  *
1579  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1580  * gap with the lowest index.
1581  *
1582  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1583  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1584  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1585  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1586  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1587  *
1588  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1589  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1590  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1591  */
1592 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1593                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1594 {
1595         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1596
1597         while (max_scan--) {
1598                 void *entry = xas_next(&xas);
1599                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1600                         break;
1601                 if (xas.xa_index == 0)
1602                         break;
1603         }
1604
1605         return xas.xa_index;
1606 }
1607 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1608
1609 /**
1610  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1611  * @mapping: Mapping.
1612  * @index: Index.
1613  * @max_scan: Maximum range to search.
1614  *
1615  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1616  * gap with the highest index.
1617  *
1618  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1619  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1620  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1621  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1622  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1623  *
1624  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1625  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1626  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1627  */
1628 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1629                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1630 {
1631         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1632
1633         while (max_scan--) {
1634                 void *entry = xas_prev(&xas);
1635                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1636                         break;
1637                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1638                         break;
1639         }
1640
1641         return xas.xa_index;
1642 }
1643 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1644
1645 /**
1646  * find_get_entry - find and get a page cache entry
1647  * @mapping: the address_space to search
1648  * @offset: the page cache index
1649  *
1650  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1651  * page cache page, it is returned with an increased refcount.
1652  *
1653  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1654  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1655  *
1656  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1657  */
1658 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1659 {
1660         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
1661         struct page *page;
1662
1663         rcu_read_lock();
1664 repeat:
1665         xas_reset(&xas);
1666         page = xas_load(&xas);
1667         if (xas_retry(&xas, page))
1668                 goto repeat;
1669         /*
1670          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1671          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1672          */
1673         if (!page || xa_is_value(page))
1674                 goto out;
1675
1676         if (!page_cache_get_speculative(page))
1677                 goto repeat;
1678
1679         /*
1680          * Has the page moved or been split?
1681          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1682          * include/linux/pagemap.h for details.
1683          */
1684         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1685                 put_page(page);
1686                 goto repeat;
1687         }
1688         page = find_subpage(page, offset);
1689 out:
1690         rcu_read_unlock();
1691
1692         return page;
1693 }
1694
1695 /**
1696  * find_lock_entry - locate, pin and lock a page cache entry
1697  * @mapping: the address_space to search
1698  * @offset: the page cache index
1699  *
1700  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1701  * page cache page, it is returned locked and with an increased
1702  * refcount.
1703  *
1704  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1705  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1706  *
1707  * find_lock_entry() may sleep.
1708  *
1709  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1710  */
1711 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1712 {
1713         struct page *page;
1714
1715 repeat:
1716         page = find_get_entry(mapping, offset);
1717         if (page && !xa_is_value(page)) {
1718                 lock_page(page);
1719                 /* Has the page been truncated? */
1720                 if (unlikely(page_mapping(page) != mapping)) {
1721                         unlock_page(page);
1722                         put_page(page);
1723                         goto repeat;
1724                 }
1725                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
1726         }
1727         return page;
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL(find_lock_entry);
1730
1731 /**
1732  * pagecache_get_page - Find and get a reference to a page.
1733  * @mapping: The address_space to search.
1734  * @index: The page index.
1735  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the page is returned.
1736  * @gfp_mask: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1737  *
1738  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1739  *
1740  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1741  *
1742  * * %FGP_ACCESSED - The page will be marked accessed.
1743  * * %FGP_LOCK - The page is returned locked.
1744  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1745  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU list.
1746  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1747  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1748  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1749  *   returning so the caller can do the same dance.
1750  * * %FGP_WRITE - The page will be written
1751  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp mask
1752  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock
1753  *
1754  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1755  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1756  *
1757  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1758  *
1759  * Return: The found page or %NULL otherwise.
1760  */
1761 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1762                 int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1763 {
1764         struct page *page;
1765
1766 repeat:
1767         page = find_get_entry(mapping, index);
1768         if (xa_is_value(page))
1769                 page = NULL;
1770         if (!page)
1771                 goto no_page;
1772
1773         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1774                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1775                         if (!trylock_page(page)) {
1776                                 put_page(page);
1777                                 return NULL;
1778                         }
1779                 } else {
1780                         lock_page(page);
1781                 }
1782
1783                 /* Has the page been truncated? */
1784                 if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
1785                         unlock_page(page);
1786                         put_page(page);
1787                         goto repeat;
1788                 }
1789                 VM_BUG_ON_PAGE(page->index != index, page);
1790         }
1791
1792         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1793                 mark_page_accessed(page);
1794         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1795                 /* Clear idle flag for buffer write */
1796                 if (page_is_idle(page))
1797                         clear_page_idle(page);
1798         }
1799
1800 no_page:
1801         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1802                 int err;
1803                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_cap_account_dirty(mapping))
1804                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1805                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1806                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1807
1808                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1809                 if (!page)
1810                         return NULL;
1811
1812                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1813                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1814
1815                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1816                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1817                         __SetPageReferenced(page);
1818
1819                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask);
1820                 if (unlikely(err)) {
1821                         put_page(page);
1822                         page = NULL;
1823                         if (err == -EEXIST)
1824                                 goto repeat;
1825                 }
1826
1827                 /*
1828                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1829                  * an unlocked page.
1830                  */
1831                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1832                         unlock_page(page);
1833         }
1834
1835         return page;
1836 }
1837 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1838
1839 /**
1840  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1841  * @mapping:    The address_space to search
1842  * @start:      The starting page cache index
1843  * @nr_entries: The maximum number of entries
1844  * @entries:    Where the resulting entries are placed
1845  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1846  *
1847  * find_get_entries() will search for and return a group of up to
1848  * @nr_entries entries in the mapping.  The entries are placed at
1849  * @entries.  find_get_entries() takes a reference against any actual
1850  * pages it returns.
1851  *
1852  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1853  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1854  * not-present pages.
1855  *
1856  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1857  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1858  *
1859  * If it finds a Transparent Huge Page, head or tail, find_get_entries()
1860  * stops at that page: the caller is likely to have a better way to handle
1861  * the compound page as a whole, and then skip its extent, than repeatedly
1862  * calling find_get_entries() to return all its tails.
1863  *
1864  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1865  */
1866 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping,
1867                           pgoff_t start, unsigned int nr_entries,
1868                           struct page **entries, pgoff_t *indices)
1869 {
1870         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1871         struct page *page;
1872         unsigned int ret = 0;
1873
1874         if (!nr_entries)
1875                 return 0;
1876
1877         rcu_read_lock();
1878         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
1879                 if (xas_retry(&xas, page))
1880                         continue;
1881                 /*
1882                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1883                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1884                  * without attempting to raise page count.
1885                  */
1886                 if (xa_is_value(page))
1887                         goto export;
1888
1889                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1890                         goto retry;
1891
1892                 /* Has the page moved or been split? */
1893                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1894                         goto put_page;
1895
1896                 /*
1897                  * Terminate early on finding a THP, to allow the caller to
1898                  * handle it all at once; but continue if this is hugetlbfs.
1899                  */
1900                 if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
1901                         page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1902                         nr_entries = ret + 1;
1903                 }
1904 export:
1905                 indices[ret] = xas.xa_index;
1906                 entries[ret] = page;
1907                 if (++ret == nr_entries)
1908                         break;
1909                 continue;
1910 put_page:
1911                 put_page(page);
1912 retry:
1913                 xas_reset(&xas);
1914         }
1915         rcu_read_unlock();
1916         return ret;
1917 }
1918
1919 /**
1920  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
1921  * @mapping:    The address_space to search
1922  * @start:      The starting page index
1923  * @end:        The final page index (inclusive)
1924  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1925  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1926  *
1927  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
1928  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
1929  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
1930  * a reference against the returned pages.
1931  *
1932  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1933  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1934  * We also update @start to index the next page for the traversal.
1935  *
1936  * Return: the number of pages which were found. If this number is
1937  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
1938  * reached.
1939  */
1940 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
1941                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
1942                               struct page **pages)
1943 {
1944         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
1945         struct page *page;
1946         unsigned ret = 0;
1947
1948         if (unlikely(!nr_pages))
1949                 return 0;
1950
1951         rcu_read_lock();
1952         xas_for_each(&xas, page, end) {
1953                 if (xas_retry(&xas, page))
1954                         continue;
1955                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
1956                 if (xa_is_value(page))
1957                         continue;
1958
1959                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1960                         goto retry;
1961
1962                 /* Has the page moved or been split? */
1963                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1964                         goto put_page;
1965
1966                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1967                 if (++ret == nr_pages) {
1968                         *start = xas.xa_index + 1;
1969                         goto out;
1970                 }
1971                 continue;
1972 put_page:
1973                 put_page(page);
1974 retry:
1975                 xas_reset(&xas);
1976         }
1977
1978         /*
1979          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
1980          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
1981          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
1982          * already broken anyway.
1983          */
1984         if (end == (pgoff_t)-1)
1985                 *start = (pgoff_t)-1;
1986         else
1987                 *start = end + 1;
1988 out:
1989         rcu_read_unlock();
1990
1991         return ret;
1992 }
1993
1994 /**
1995  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
1996  * @mapping:    The address_space to search
1997  * @index:      The starting page index
1998  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1999  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2000  *
2001  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
2002  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
2003  *
2004  * Return: the number of pages which were found.
2005  */
2006 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2007                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2008 {
2009         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2010         struct page *page;
2011         unsigned int ret = 0;
2012
2013         if (unlikely(!nr_pages))
2014                 return 0;
2015
2016         rcu_read_lock();
2017         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
2018                 if (xas_retry(&xas, page))
2019                         continue;
2020                 /*
2021                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2022                  * No current caller is looking for DAX entries.
2023                  */
2024                 if (xa_is_value(page))
2025                         break;
2026
2027                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2028                         goto retry;
2029
2030                 /* Has the page moved or been split? */
2031                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2032                         goto put_page;
2033
2034                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2035                 if (++ret == nr_pages)
2036                         break;
2037                 continue;
2038 put_page:
2039                 put_page(page);
2040 retry:
2041                 xas_reset(&xas);
2042         }
2043         rcu_read_unlock();
2044         return ret;
2045 }
2046 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2047
2048 /**
2049  * find_get_pages_range_tag - find and return pages in given range matching @tag
2050  * @mapping:    the address_space to search
2051  * @index:      the starting page index
2052  * @end:        The final page index (inclusive)
2053  * @tag:        the tag index
2054  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2055  * @pages:      where the resulting pages are placed
2056  *
2057  * Like find_get_pages, except we only return pages which are tagged with
2058  * @tag.   We update @index to index the next page for the traversal.
2059  *
2060  * Return: the number of pages which were found.
2061  */
2062 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2063                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2064                         struct page **pages)
2065 {
2066         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2067         struct page *page;
2068         unsigned ret = 0;
2069
2070         if (unlikely(!nr_pages))
2071                 return 0;
2072
2073         rcu_read_lock();
2074         xas_for_each_marked(&xas, page, end, tag) {
2075                 if (xas_retry(&xas, page))
2076                         continue;
2077                 /*
2078                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2079                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2080                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2081                  */
2082                 if (xa_is_value(page))
2083                         continue;
2084
2085                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2086                         goto retry;
2087
2088                 /* Has the page moved or been split? */
2089                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2090                         goto put_page;
2091
2092                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2093                 if (++ret == nr_pages) {
2094                         *index = xas.xa_index + 1;
2095                         goto out;
2096                 }
2097                 continue;
2098 put_page:
2099                 put_page(page);
2100 retry:
2101                 xas_reset(&xas);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2106          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2107          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2108          * broken anyway.
2109          */
2110         if (end == (pgoff_t)-1)
2111                 *index = (pgoff_t)-1;
2112         else
2113                 *index = end + 1;
2114 out:
2115         rcu_read_unlock();
2116
2117         return ret;
2118 }
2119 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2120
2121 /*
2122  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2123  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2124  *
2125  *      ---R__________________________________________B__________
2126  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2127  *
2128  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2129  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2130  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2131  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2132  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2133  *
2134  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2135  */
2136 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2137 {
2138         ra->ra_pages /= 4;
2139 }
2140
2141 /**
2142  * generic_file_buffered_read - generic file read routine
2143  * @iocb:       the iocb to read
2144  * @iter:       data destination
2145  * @written:    already copied
2146  *
2147  * This is a generic file read routine, and uses the
2148  * mapping->a_ops->readpage() function for the actual low-level stuff.
2149  *
2150  * This is really ugly. But the goto's actually try to clarify some
2151  * of the logic when it comes to error handling etc.
2152  *
2153  * Return:
2154  * * total number of bytes copied, including those the were already @written
2155  * * negative error code if nothing was copied
2156  */
2157 ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
2158                 struct iov_iter *iter, ssize_t written)
2159 {
2160         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2161         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2162         struct inode *inode = mapping->host;
2163         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2164         loff_t *ppos = &iocb->ki_pos;
2165         pgoff_t index;
2166         pgoff_t last_index;
2167         pgoff_t prev_index;
2168         unsigned long offset;      /* offset into pagecache page */
2169         unsigned int prev_offset;
2170         int error = 0;
2171
2172         if (unlikely(*ppos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2173                 return 0;
2174         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2175
2176         index = *ppos >> PAGE_SHIFT;
2177         prev_index = ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
2178         prev_offset = ra->prev_pos & (PAGE_SIZE-1);
2179         last_index = (*ppos + iter->count + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
2180         offset = *ppos & ~PAGE_MASK;
2181
2182         for (;;) {
2183                 struct page *page;
2184                 pgoff_t end_index;
2185                 loff_t isize;
2186                 unsigned long nr, ret;
2187
2188                 cond_resched();
2189 find_page:
2190                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2191                         error = -EINTR;
2192                         goto out;
2193                 }
2194
2195                 page = find_get_page(mapping, index);
2196                 if (!page) {
2197                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2198                                 goto would_block;
2199                         page_cache_sync_readahead(mapping,
2200                                         ra, filp,
2201                                         index, last_index - index);
2202                         page = find_get_page(mapping, index);
2203                         if (unlikely(page == NULL))
2204                                 goto no_cached_page;
2205                 }
2206                 if (PageReadahead(page)) {
2207                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO) {
2208                                 put_page(page);
2209                                 goto out;
2210                         }
2211                         page_cache_async_readahead(mapping,
2212                                         ra, filp, page,
2213                                         index, last_index - index);
2214                 }
2215                 if (!PageUptodate(page)) {
2216                         /*
2217                          * See comment in do_read_cache_page on why
2218                          * wait_on_page_locked is used to avoid unnecessarily
2219                          * serialisations and why it's safe.
2220                          */
2221                         if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) {
2222                                 if (written) {
2223                                         put_page(page);
2224                                         goto out;
2225                                 }
2226                                 error = wait_on_page_locked_async(page,
2227                                                                 iocb->ki_waitq);
2228                         } else {
2229                                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2230                                         put_page(page);
2231                                         goto would_block;
2232                                 }
2233                                 error = wait_on_page_locked_killable(page);
2234                         }
2235                         if (unlikely(error))
2236                                 goto readpage_error;
2237                         if (PageUptodate(page))
2238                                 goto page_ok;
2239
2240                         if (inode->i_blkbits == PAGE_SHIFT ||
2241                                         !mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2242                                 goto page_not_up_to_date;
2243                         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2244                         if (unlikely(iov_iter_is_pipe(iter)))
2245                                 goto page_not_up_to_date;
2246                         if (!trylock_page(page))
2247                                 goto page_not_up_to_date;
2248                         /* Did it get truncated before we got the lock? */
2249                         if (!page->mapping)
2250                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2251                         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page,
2252                                                         offset, iter->count))
2253                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2254                         unlock_page(page);
2255                 }
2256 page_ok:
2257                 /*
2258                  * i_size must be checked after we know the page is Uptodate.
2259                  *
2260                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2261                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2262                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2263                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2264                  */
2265
2266                 isize = i_size_read(inode);
2267                 end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
2268                 if (unlikely(!isize || index > end_index)) {
2269                         put_page(page);
2270                         goto out;
2271                 }
2272
2273                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
2274                 nr = PAGE_SIZE;
2275                 if (index == end_index) {
2276                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_MASK) + 1;
2277                         if (nr <= offset) {
2278                                 put_page(page);
2279                                 goto out;
2280                         }
2281                 }
2282                 nr = nr - offset;
2283
2284                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
2285                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
2286                  * before reading the page on the kernel side.
2287                  */
2288                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
2289                         flush_dcache_page(page);
2290
2291                 /*
2292                  * When a sequential read accesses a page several times,
2293                  * only mark it as accessed the first time.
2294                  */
2295                 if (prev_index != index || offset != prev_offset)
2296                         mark_page_accessed(page);
2297                 prev_index = index;
2298
2299                 /*
2300                  * Ok, we have the page, and it's up-to-date, so
2301                  * now we can copy it to user space...
2302                  */
2303
2304                 ret = copy_page_to_iter(page, offset, nr, iter);
2305                 offset += ret;
2306                 index += offset >> PAGE_SHIFT;
2307                 offset &= ~PAGE_MASK;
2308                 prev_offset = offset;
2309
2310                 put_page(page);
2311                 written += ret;
2312                 if (!iov_iter_count(iter))
2313                         goto out;
2314                 if (ret < nr) {
2315                         error = -EFAULT;
2316                         goto out;
2317                 }
2318                 continue;
2319
2320 page_not_up_to_date:
2321                 /* Get exclusive access to the page ... */
2322                 if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)
2323                         error = lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2324                 else
2325                         error = lock_page_killable(page);
2326                 if (unlikely(error))
2327                         goto readpage_error;
2328
2329 page_not_up_to_date_locked:
2330                 /* Did it get truncated before we got the lock? */
2331                 if (!page->mapping) {
2332                         unlock_page(page);
2333                         put_page(page);
2334                         continue;
2335                 }
2336
2337                 /* Did somebody else fill it already? */
2338                 if (PageUptodate(page)) {
2339                         unlock_page(page);
2340                         goto page_ok;
2341                 }
2342
2343 readpage:
2344                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT)) {
2345                         unlock_page(page);
2346                         put_page(page);
2347                         goto would_block;
2348                 }
2349                 /*
2350                  * A previous I/O error may have been due to temporary
2351                  * failures, eg. multipath errors.
2352                  * PG_error will be set again if readpage fails.
2353                  */
2354                 ClearPageError(page);
2355                 /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2356                 error = mapping->a_ops->readpage(filp, page);
2357
2358                 if (unlikely(error)) {
2359                         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE) {
2360                                 put_page(page);
2361                                 error = 0;
2362                                 goto find_page;
2363                         }
2364                         goto readpage_error;
2365                 }
2366
2367                 if (!PageUptodate(page)) {
2368                         if (iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)
2369                                 error = lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2370                         else
2371                                 error = lock_page_killable(page);
2372
2373                         if (unlikely(error))
2374                                 goto readpage_error;
2375                         if (!PageUptodate(page)) {
2376                                 if (page->mapping == NULL) {
2377                                         /*
2378                                          * invalidate_mapping_pages got it
2379                                          */
2380                                         unlock_page(page);
2381                                         put_page(page);
2382                                         goto find_page;
2383                                 }
2384                                 unlock_page(page);
2385                                 shrink_readahead_size_eio(ra);
2386                                 error = -EIO;
2387                                 goto readpage_error;
2388                         }
2389                         unlock_page(page);
2390                 }
2391
2392                 goto page_ok;
2393
2394 readpage_error:
2395                 /* UHHUH! A synchronous read error occurred. Report it */
2396                 put_page(page);
2397                 goto out;
2398
2399 no_cached_page:
2400                 /*
2401                  * Ok, it wasn't cached, so we need to create a new
2402                  * page..
2403                  */
2404                 page = page_cache_alloc(mapping);
2405                 if (!page) {
2406                         error = -ENOMEM;
2407                         goto out;
2408                 }
2409                 error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2410                                 mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2411                 if (error) {
2412                         put_page(page);
2413                         if (error == -EEXIST) {
2414                                 error = 0;
2415                                 goto find_page;
2416                         }
2417                         goto out;
2418                 }
2419                 goto readpage;
2420         }
2421
2422 would_block:
2423         error = -EAGAIN;
2424 out:
2425         ra->prev_pos = prev_index;
2426         ra->prev_pos <<= PAGE_SHIFT;
2427         ra->prev_pos |= prev_offset;
2428
2429         *ppos = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT) + offset;
2430         file_accessed(filp);
2431         return written ? written : error;
2432 }
2433 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_file_buffered_read);
2434
2435 /**
2436  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2437  * @iocb:       kernel I/O control block
2438  * @iter:       destination for the data read
2439  *
2440  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2441  * that can use the page cache directly.
2442  *
2443  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2444  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2445  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2446  *
2447  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2448  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2449  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2450  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2451  *
2452  * Return:
2453  * * number of bytes copied, even for partial reads
2454  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2455  */
2456 ssize_t
2457 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2458 {
2459         size_t count = iov_iter_count(iter);
2460         ssize_t retval = 0;
2461
2462         if (!count)
2463                 goto out; /* skip atime */
2464
2465         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2466                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2467                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2468                 struct inode *inode = mapping->host;
2469                 loff_t size;
2470
2471                 size = i_size_read(inode);
2472                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2473                         if (filemap_range_has_page(mapping, iocb->ki_pos,
2474                                                    iocb->ki_pos + count - 1))
2475                                 return -EAGAIN;
2476                 } else {
2477                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2478                                                 iocb->ki_pos,
2479                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2480                         if (retval < 0)
2481                                 goto out;
2482                 }
2483
2484                 file_accessed(file);
2485
2486                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2487                 if (retval >= 0) {
2488                         iocb->ki_pos += retval;
2489                         count -= retval;
2490                 }
2491                 iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2492
2493                 /*
2494                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2495                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2496                  * we've already read everything we wanted to, or if
2497                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2498                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2499                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2500                  * DAX files, so don't bother trying.
2501                  */
2502                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2503                     IS_DAX(inode))
2504                         goto out;
2505         }
2506
2507         retval = generic_file_buffered_read(iocb, iter, retval);
2508 out:
2509         return retval;
2510 }
2511 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2512
2513 #ifdef CONFIG_MMU
2514 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2515 /*
2516  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2517  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2518  * @page - the page to lock.
2519  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2520  *
2521  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_lock.
2522  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2523  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_lock then fpin
2524  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2525  */
2526 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2527                                      struct file **fpin)
2528 {
2529         if (trylock_page(page))
2530                 return 1;
2531
2532         /*
2533          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2534          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2535          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2536          */
2537         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2538                 return 0;
2539
2540         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2541         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2542                 if (__lock_page_killable(page)) {
2543                         /*
2544                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2545                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2546                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2547                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2548                          */
2549                         if (*fpin == NULL)
2550                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2551                         return 0;
2552                 }
2553         } else
2554                 __lock_page(page);
2555         return 1;
2556 }
2557
2558
2559 /*
2560  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2561  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2562  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2563  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2564  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2565  */
2566 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2567 {
2568         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2569         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2570         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2571         struct file *fpin = NULL;
2572         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2573         unsigned int mmap_miss;
2574
2575         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2576         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2577                 return fpin;
2578         if (!ra->ra_pages)
2579                 return fpin;
2580
2581         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2582                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2583                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, file, offset,
2584                                           ra->ra_pages);
2585                 return fpin;
2586         }
2587
2588         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2589         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2590         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2591                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
2592
2593         /*
2594          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2595          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2596          */
2597         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2598                 return fpin;
2599
2600         /*
2601          * mmap read-around
2602          */
2603         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2604         ra->start = max_t(long, 0, offset - ra->ra_pages / 2);
2605         ra->size = ra->ra_pages;
2606         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2607         ra_submit(ra, mapping, file);
2608         return fpin;
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2613  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2614  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
2615  */
2616 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2617                                             struct page *page)
2618 {
2619         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2620         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2621         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2622         struct file *fpin = NULL;
2623         unsigned int mmap_miss;
2624         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2625
2626         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2627         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2628                 return fpin;
2629         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2630         if (mmap_miss)
2631                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
2632         if (PageReadahead(page)) {
2633                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2634                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2635                                            page, offset, ra->ra_pages);
2636         }
2637         return fpin;
2638 }
2639
2640 /**
2641  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2642  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2643  *
2644  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2645  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2646  *
2647  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2648  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2649  * having a lot of duplicated code.
2650  *
2651  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
2652  *
2653  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
2654  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2655  *
2656  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
2657  * has not been released.
2658  *
2659  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2660  *
2661  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2662  */
2663 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2664 {
2665         int error;
2666         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2667         struct file *fpin = NULL;
2668         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2669         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2670         struct inode *inode = mapping->host;
2671         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2672         pgoff_t max_off;
2673         struct page *page;
2674         vm_fault_t ret = 0;
2675
2676         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2677         if (unlikely(offset >= max_off))
2678                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2679
2680         /*
2681          * Do we have something in the page cache already?
2682          */
2683         page = find_get_page(mapping, offset);
2684         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2685                 /*
2686                  * We found the page, so try async readahead before
2687                  * waiting for the lock.
2688                  */
2689                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2690         } else if (!page) {
2691                 /* No page in the page cache at all */
2692                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2693                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2694                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2695                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2696 retry_find:
2697                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2698                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2699                                           vmf->gfp_mask);
2700                 if (!page) {
2701                         if (fpin)
2702                                 goto out_retry;
2703                         return VM_FAULT_OOM;
2704                 }
2705         }
2706
2707         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
2708                 goto out_retry;
2709
2710         /* Did it get truncated? */
2711         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
2712                 unlock_page(page);
2713                 put_page(page);
2714                 goto retry_find;
2715         }
2716         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
2717
2718         /*
2719          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
2720          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
2721          */
2722         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
2723                 goto page_not_uptodate;
2724
2725         /*
2726          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
2727          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
2728          * redo the fault.
2729          */
2730         if (fpin) {
2731                 unlock_page(page);
2732                 goto out_retry;
2733         }
2734
2735         /*
2736          * Found the page and have a reference on it.
2737          * We must recheck i_size under page lock.
2738          */
2739         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2740         if (unlikely(offset >= max_off)) {
2741                 unlock_page(page);
2742                 put_page(page);
2743                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2744         }
2745
2746         vmf->page = page;
2747         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
2748
2749 page_not_uptodate:
2750         /*
2751          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
2752          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
2753          * because there really aren't any performance issues here
2754          * and we need to check for errors.
2755          */
2756         ClearPageError(page);
2757         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2758         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2759         if (!error) {
2760                 wait_on_page_locked(page);
2761                 if (!PageUptodate(page))
2762                         error = -EIO;
2763         }
2764         if (fpin)
2765                 goto out_retry;
2766         put_page(page);
2767
2768         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2769                 goto retry_find;
2770
2771         shrink_readahead_size_eio(ra);
2772         return VM_FAULT_SIGBUS;
2773
2774 out_retry:
2775         /*
2776          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
2777          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
2778          * page.
2779          */
2780         if (page)
2781                 put_page(page);
2782         if (fpin)
2783                 fput(fpin);
2784         return ret | VM_FAULT_RETRY;
2785 }
2786 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
2787
2788 void filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2789                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
2790 {
2791         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2792         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2793         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
2794         unsigned long max_idx;
2795         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
2796         struct page *page;
2797         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
2798
2799         rcu_read_lock();
2800         xas_for_each(&xas, page, end_pgoff) {
2801                 if (xas_retry(&xas, page))
2802                         continue;
2803                 if (xa_is_value(page))
2804                         goto next;
2805
2806                 /*
2807                  * Check for a locked page first, as a speculative
2808                  * reference may adversely influence page migration.
2809                  */
2810                 if (PageLocked(page))
2811                         goto next;
2812                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2813                         goto next;
2814
2815                 /* Has the page moved or been split? */
2816                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2817                         goto skip;
2818                 page = find_subpage(page, xas.xa_index);
2819
2820                 if (!PageUptodate(page) ||
2821                                 PageReadahead(page) ||
2822                                 PageHWPoison(page))
2823                         goto skip;
2824                 if (!trylock_page(page))
2825                         goto skip;
2826
2827                 if (page->mapping != mapping || !PageUptodate(page))
2828                         goto unlock;
2829
2830                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
2831                 if (page->index >= max_idx)
2832                         goto unlock;
2833
2834                 if (mmap_miss > 0)
2835                         mmap_miss--;
2836
2837                 vmf->address += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
2838                 if (vmf->pte)
2839                         vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
2840                 last_pgoff = xas.xa_index;
2841                 if (alloc_set_pte(vmf, page))
2842                         goto unlock;
2843                 unlock_page(page);
2844                 goto next;
2845 unlock:
2846                 unlock_page(page);
2847 skip:
2848                 put_page(page);
2849 next:
2850                 /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
2851                 if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd))
2852                         break;
2853         }
2854         rcu_read_unlock();
2855         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
2856 }
2857 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
2858
2859 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2860 {
2861         struct page *page = vmf->page;
2862         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2863         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
2864
2865         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2866         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2867         lock_page(page);
2868         if (page->mapping != inode->i_mapping) {
2869                 unlock_page(page);
2870                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2871                 goto out;
2872         }
2873         /*
2874          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
2875          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
2876          * see the dirty page and writeprotect it again.
2877          */
2878         set_page_dirty(page);
2879         wait_for_stable_page(page);
2880 out:
2881         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2882         return ret;
2883 }
2884
2885 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
2886         .fault          = filemap_fault,
2887         .map_pages      = filemap_map_pages,
2888         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
2889 };
2890
2891 /* This is used for a general mmap of a disk file */
2892
2893 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2894 {
2895         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2896
2897         if (!mapping->a_ops->readpage)
2898                 return -ENOEXEC;
2899         file_accessed(file);
2900         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
2901         return 0;
2902 }
2903
2904 /*
2905  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
2906  */
2907 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2908 {
2909         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
2910                 return -EINVAL;
2911         return generic_file_mmap(file, vma);
2912 }
2913 #else
2914 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2915 {
2916         return VM_FAULT_SIGBUS;
2917 }
2918 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2919 {
2920         return -ENOSYS;
2921 }
2922 int generic_file_readonly_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2923 {
2924         return -ENOSYS;
2925 }
2926 #endif /* CONFIG_MMU */
2927
2928 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
2929 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
2930 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
2931
2932 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
2933 {
2934         if (!IS_ERR(page)) {
2935                 wait_on_page_locked(page);
2936                 if (!PageUptodate(page)) {
2937                         put_page(page);
2938                         page = ERR_PTR(-EIO);
2939                 }
2940         }
2941         return page;
2942 }
2943
2944 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
2945                                 pgoff_t index,
2946                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2947                                 void *data,
2948                                 gfp_t gfp)
2949 {
2950         struct page *page;
2951         int err;
2952 repeat:
2953         page = find_get_page(mapping, index);
2954         if (!page) {
2955                 page = __page_cache_alloc(gfp);
2956                 if (!page)
2957                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2958                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
2959                 if (unlikely(err)) {
2960                         put_page(page);
2961                         if (err == -EEXIST)
2962                                 goto repeat;
2963                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
2964                         return ERR_PTR(err);
2965                 }
2966
2967 filler:
2968                 if (filler)
2969                         err = filler(data, page);
2970                 else
2971                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
2972
2973                 if (err < 0) {
2974                         put_page(page);
2975                         return ERR_PTR(err);
2976                 }
2977
2978                 page = wait_on_page_read(page);
2979                 if (IS_ERR(page))
2980                         return page;
2981                 goto out;
2982         }
2983         if (PageUptodate(page))
2984                 goto out;
2985
2986         /*
2987          * Page is not up to date and may be locked due one of the following
2988          * case a: Page is being filled and the page lock is held
2989          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
2990          * case c: Truncation in progress (page locked)
2991          * case d: Reclaim in progress
2992          *
2993          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
2994          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
2995          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
2996          *    page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
2997          *    it's a race vs truncate race.
2998          * Case b, the page will not be up to date
2999          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
3000          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
3001          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
3002          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
3003          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
3004          *    released before return.
3005          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
3006          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
3007          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
3008          *    no need to serialise with page lock.
3009          *
3010          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
3011          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
3012          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
3013          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
3014          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
3015          * wait on the same page for IO to complete.
3016          */
3017         wait_on_page_locked(page);
3018         if (PageUptodate(page))
3019                 goto out;
3020
3021         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
3022         lock_page(page);
3023
3024         /* Case c or d, restart the operation */
3025         if (!page->mapping) {
3026                 unlock_page(page);
3027                 put_page(page);
3028                 goto repeat;
3029         }
3030
3031         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3032         if (PageUptodate(page)) {
3033                 unlock_page(page);
3034                 goto out;
3035         }
3036
3037         /*
3038          * A previous I/O error may have been due to temporary
3039          * failures.
3040          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3041          * set again if read page fails.
3042          */
3043         ClearPageError(page);
3044         goto filler;
3045
3046 out:
3047         mark_page_accessed(page);
3048         return page;
3049 }
3050
3051 /**
3052  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
3053  * @mapping:    the page's address_space
3054  * @index:      the page index
3055  * @filler:     function to perform the read
3056  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3057  *
3058  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3059  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3060  *
3061  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3062  *
3063  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3064  */
3065 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3066                                 pgoff_t index,
3067                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3068                                 void *data)
3069 {
3070         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3071                         mapping_gfp_mask(mapping));
3072 }
3073 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3074
3075 /**
3076  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3077  * @mapping:    the page's address_space
3078  * @index:      the page index
3079  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3080  *
3081  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3082  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3083  *
3084  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3085  *
3086  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3087  */
3088 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3089                                 pgoff_t index,
3090                                 gfp_t gfp)
3091 {
3092         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3093 }
3094 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3095
3096 /*
3097  * Don't operate on ranges the page cache doesn't support, and don't exceed the
3098  * LFS limits.  If pos is under the limit it becomes a short access.  If it
3099  * exceeds the limit we return -EFBIG.
3100  */
3101 static int generic_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
3102                                       loff_t *count)
3103 {
3104         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3105         loff_t max_size = inode->i_sb->s_maxbytes;
3106         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
3107
3108         if (limit != RLIM_INFINITY) {
3109                 if (pos >= limit) {
3110                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
3111                         return -EFBIG;
3112                 }
3113                 *count = min(*count, limit - pos);
3114         }
3115
3116         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
3117                 max_size = MAX_NON_LFS;
3118
3119         if (unlikely(pos >= max_size))
3120                 return -EFBIG;
3121
3122         *count = min(*count, max_size - pos);
3123
3124         return 0;
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Performs necessary checks before doing a write
3129  *
3130  * Can adjust writing position or amount of bytes to write.
3131  * Returns appropriate error code that caller should return or
3132  * zero in case that write should be allowed.
3133  */
3134 inline ssize_t generic_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3135 {
3136         struct file *file = iocb->ki_filp;
3137         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3138         loff_t count;
3139         int ret;
3140
3141         if (IS_SWAPFILE(inode))
3142                 return -ETXTBSY;
3143
3144         if (!iov_iter_count(from))
3145                 return 0;
3146
3147         /* FIXME: this is for backwards compatibility with 2.4 */
3148         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND)
3149                 iocb->ki_pos = i_size_read(inode);
3150
3151         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
3152                 return -EINVAL;
3153
3154         count = iov_iter_count(from);
3155         ret = generic_write_check_limits(file, iocb->ki_pos, &count);
3156         if (ret)
3157                 return ret;
3158
3159         iov_iter_truncate(from, count);
3160         return iov_iter_count(from);
3161 }
3162 EXPORT_SYMBOL(generic_write_checks);
3163
3164 /*
3165  * Performs necessary checks before doing a clone.
3166  *
3167  * Can adjust amount of bytes to clone via @req_count argument.
3168  * Returns appropriate error code that caller should return or
3169  * zero in case the clone should be allowed.
3170  */
3171 int generic_remap_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3172                          struct file *file_out, loff_t pos_out,
3173                          loff_t *req_count, unsigned int remap_flags)
3174 {
3175         struct inode *inode_in = file_in->f_mapping->host;
3176         struct inode *inode_out = file_out->f_mapping->host;
3177         uint64_t count = *req_count;
3178         uint64_t bcount;
3179         loff_t size_in, size_out;
3180         loff_t bs = inode_out->i_sb->s_blocksize;
3181         int ret;
3182
3183         /* The start of both ranges must be aligned to an fs block. */
3184         if (!IS_ALIGNED(pos_in, bs) || !IS_ALIGNED(pos_out, bs))
3185                 return -EINVAL;
3186
3187         /* Ensure offsets don't wrap. */
3188         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3189                 return -EINVAL;
3190
3191         size_in = i_size_read(inode_in);
3192         size_out = i_size_read(inode_out);
3193
3194         /* Dedupe requires both ranges to be within EOF. */
3195         if ((remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) &&
3196             (pos_in >= size_in || pos_in + count > size_in ||
3197              pos_out >= size_out || pos_out + count > size_out))
3198                 return -EINVAL;
3199
3200         /* Ensure the infile range is within the infile. */
3201         if (pos_in >= size_in)
3202                 return -EINVAL;
3203         count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3204
3205         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3206         if (ret)
3207                 return ret;
3208
3209         /*
3210          * If the user wanted us to link to the infile's EOF, round up to the
3211          * next block boundary for this check.
3212          *
3213          * Otherwise, make sure the count is also block-aligned, having
3214          * already confirmed the starting offsets' block alignment.
3215          */
3216         if (pos_in + count == size_in) {
3217                 bcount = ALIGN(size_in, bs) - pos_in;
3218         } else {
3219                 if (!IS_ALIGNED(count, bs))
3220                         count = ALIGN_DOWN(count, bs);
3221                 bcount = count;
3222         }
3223
3224         /* Don't allow overlapped cloning within the same file. */
3225         if (inode_in == inode_out &&
3226             pos_out + bcount > pos_in &&
3227             pos_out < pos_in + bcount)
3228                 return -EINVAL;
3229
3230         /*
3231          * We shortened the request but the caller can't deal with that, so
3232          * bounce the request back to userspace.
3233          */
3234         if (*req_count != count && !(remap_flags & REMAP_FILE_CAN_SHORTEN))
3235                 return -EINVAL;
3236
3237         *req_count = count;
3238         return 0;
3239 }
3240
3241
3242 /*
3243  * Performs common checks before doing a file copy/clone
3244  * from @file_in to @file_out.
3245  */
3246 int generic_file_rw_checks(struct file *file_in, struct file *file_out)
3247 {
3248         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3249         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3250
3251         /* Don't copy dirs, pipes, sockets... */
3252         if (S_ISDIR(inode_in->i_mode) || S_ISDIR(inode_out->i_mode))
3253                 return -EISDIR;
3254         if (!S_ISREG(inode_in->i_mode) || !S_ISREG(inode_out->i_mode))
3255                 return -EINVAL;
3256
3257         if (!(file_in->f_mode & FMODE_READ) ||
3258             !(file_out->f_mode & FMODE_WRITE) ||
3259             (file_out->f_flags & O_APPEND))
3260                 return -EBADF;
3261
3262         return 0;
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Performs necessary checks before doing a file copy
3267  *
3268  * Can adjust amount of bytes to copy via @req_count argument.
3269  * Returns appropriate error code that caller should return or
3270  * zero in case the copy should be allowed.
3271  */
3272 int generic_copy_file_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3273                              struct file *file_out, loff_t pos_out,
3274                              size_t *req_count, unsigned int flags)
3275 {
3276         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3277         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3278         uint64_t count = *req_count;
3279         loff_t size_in;
3280         int ret;
3281
3282         ret = generic_file_rw_checks(file_in, file_out);
3283         if (ret)
3284                 return ret;
3285
3286         /* Don't touch certain kinds of inodes */
3287         if (IS_IMMUTABLE(inode_out))
3288                 return -EPERM;
3289
3290         if (IS_SWAPFILE(inode_in) || IS_SWAPFILE(inode_out))
3291                 return -ETXTBSY;
3292
3293         /* Ensure offsets don't wrap. */
3294         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3295                 return -EOVERFLOW;
3296
3297         /* Shorten the copy to EOF */
3298         size_in = i_size_read(inode_in);
3299         if (pos_in >= size_in)
3300                 count = 0;
3301         else
3302                 count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3303
3304         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3305         if (ret)
3306                 return ret;
3307
3308         /* Don't allow overlapped copying within the same file. */
3309         if (inode_in == inode_out &&
3310             pos_out + count > pos_in &&
3311             pos_out < pos_in + count)
3312                 return -EINVAL;
3313
3314         *req_count = count;
3315         return 0;
3316 }
3317
3318 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3319                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3320                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3321 {
3322         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3323
3324         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3325                                                         pagep, fsdata);
3326 }
3327 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3328
3329 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3330                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3331                                 struct page *page, void *fsdata)
3332 {
3333         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3334
3335         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3336 }
3337 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3338
3339 /*
3340  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3341  */
3342 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3343 {
3344         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3345         char pathname[128];
3346         struct inode *inode = file_inode(filp);
3347         char *path;
3348
3349         errseq_set(&inode->i_mapping->wb_err, -EIO);
3350         if (__ratelimit(&_rs)) {
3351                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3352                 if (IS_ERR(path))
3353                         path = "(unknown)";
3354                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3355                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3356                         current->comm);
3357         }
3358 }
3359
3360 ssize_t
3361 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3362 {
3363         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3364         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3365         struct inode    *inode = mapping->host;
3366         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3367         ssize_t         written;
3368         size_t          write_len;
3369         pgoff_t         end;
3370
3371         write_len = iov_iter_count(from);
3372         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3373
3374         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3375                 /* If there are pages to writeback, return */
3376                 if (filemap_range_has_page(inode->i_mapping, pos,
3377                                            pos + write_len - 1))
3378                         return -EAGAIN;
3379         } else {
3380                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3381                                                         pos + write_len - 1);
3382                 if (written)
3383                         goto out;
3384         }
3385
3386         /*
3387          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3388          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3389          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3390          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3391          */
3392         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3393                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3394         /*
3395          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3396          * to buffered write.
3397          */
3398         if (written) {
3399                 if (written == -EBUSY)
3400                         return 0;
3401                 goto out;
3402         }
3403
3404         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3405
3406         /*
3407          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3408          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3409          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3410          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3411          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3412          * fails, tough, the write still worked...
3413          *
3414          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3415          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3416          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3417          * them by removing it completely.
3418          *
3419          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3420          *
3421          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3422          */
3423         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3424             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3425                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3426
3427         if (written > 0) {
3428                 pos += written;
3429                 write_len -= written;
3430                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3431                         i_size_write(inode, pos);
3432                         mark_inode_dirty(inode);
3433                 }
3434                 iocb->ki_pos = pos;
3435         }
3436         iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3437 out:
3438         return written;
3439 }
3440 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3441
3442 /*
3443  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3444  * page. This function is specifically for buffered writes.
3445  */
3446 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3447                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3448 {
3449         struct page *page;
3450         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3451
3452         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3453                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3454
3455         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3456                         mapping_gfp_mask(mapping));
3457         if (page)
3458                 wait_for_stable_page(page);
3459
3460         return page;
3461 }
3462 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3463
3464 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3465                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3466 {
3467         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3468         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3469         long status = 0;
3470         ssize_t written = 0;
3471         unsigned int flags = 0;
3472
3473         do {
3474                 struct page *page;
3475                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3476                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3477                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3478                 void *fsdata;
3479
3480                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3481                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3482                                                 iov_iter_count(i));
3483
3484 again:
3485                 /*
3486                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3487                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3488                  * same page as we're writing to, without it being marked
3489                  * up-to-date.
3490                  *
3491                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3492                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3493                  * usercopies are used, below.
3494                  */
3495                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3496                         status = -EFAULT;
3497                         break;
3498                 }
3499
3500                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3501                         status = -EINTR;
3502                         break;
3503                 }
3504
3505                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3506                                                 &page, &fsdata);
3507                 if (unlikely(status < 0))
3508                         break;
3509
3510                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3511                         flush_dcache_page(page);
3512
3513                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3514                 flush_dcache_page(page);
3515
3516                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3517                                                 page, fsdata);
3518                 if (unlikely(status < 0))
3519                         break;
3520                 copied = status;
3521
3522                 cond_resched();
3523
3524                 iov_iter_advance(i, copied);
3525                 if (unlikely(copied == 0)) {
3526                         /*
3527                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3528                          * fall back to a single segment length write.
3529                          *
3530                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3531                          * because not all segments in the iov can be copied at
3532                          * once without a pagefault.
3533                          */
3534                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3535                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3536                         goto again;
3537                 }
3538                 pos += copied;
3539                 written += copied;
3540
3541                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3542         } while (iov_iter_count(i));
3543
3544         return written ? written : status;
3545 }
3546 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3547
3548 /**
3549  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3550  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3551  * @from:       iov_iter with data to write
3552  *
3553  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3554  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3555  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3556  * do direct IO or a standard buffered write.
3557  *
3558  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3559  * object which does not need locking at all.
3560  *
3561  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3562  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3563  * avoid syncing under i_mutex.
3564  *
3565  * Return:
3566  * * number of bytes written, even for truncated writes
3567  * * negative error code if no data has been written at all
3568  */
3569 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3570 {
3571         struct file *file = iocb->ki_filp;
3572         struct address_space * mapping = file->f_mapping;
3573         struct inode    *inode = mapping->host;
3574         ssize_t         written = 0;
3575         ssize_t         err;
3576         ssize_t         status;
3577
3578         /* We can write back this queue in page reclaim */
3579         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3580         err = file_remove_privs(file);
3581         if (err)
3582                 goto out;
3583
3584         err = file_update_time(file);
3585         if (err)
3586                 goto out;
3587
3588         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3589                 loff_t pos, endbyte;
3590
3591                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3592                 /*
3593                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3594                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3595                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3596                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3597                  * page-cache pages correctly).
3598                  */
3599                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3600                         goto out;
3601
3602                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3603                 /*
3604                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3605                  * then we want to return the number of bytes which were
3606                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3607                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3608                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3609                  */
3610                 if (unlikely(status < 0)) {
3611                         err = status;
3612                         goto out;
3613                 }
3614                 /*
3615                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3616                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3617                  * semantics.
3618                  */
3619                 endbyte = pos + status - 1;
3620                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3621                 if (err == 0) {
3622                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3623                         written += status;
3624                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3625                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3626                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3627                 } else {
3628                         /*
3629                          * We don't know how much we wrote, so just return
3630                          * the number of bytes which were direct-written
3631                          */
3632                 }
3633         } else {
3634                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3635                 if (likely(written > 0))
3636                         iocb->ki_pos += written;
3637         }
3638 out:
3639         current->backing_dev_info = NULL;
3640         return written ? written : err;
3641 }
3642 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3643
3644 /**
3645  * generic_file_write_iter - write data to a file
3646  * @iocb:       IO state structure
3647  * @from:       iov_iter with data to write
3648  *
3649  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3650  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3651  * and acquires i_mutex as needed.
3652  * Return:
3653  * * negative error code if no data has been written at all of
3654  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3655  * * number of bytes written, even for truncated writes
3656  */
3657 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3658 {
3659         struct file *file = iocb->ki_filp;
3660         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3661         ssize_t ret;
3662
3663         inode_lock(inode);
3664         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3665         if (ret > 0)
3666                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3667         inode_unlock(inode);
3668
3669         if (ret > 0)
3670                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3671         return ret;
3672 }
3673 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3674
3675 /**
3676  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3677  *
3678  * @page: the page which the kernel is trying to free
3679  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3680  *
3681  * The address_space is to try to release any data against the page
3682  * (presumably at page->private).
3683  *
3684  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3685  * page is known to the local caching routines.
3686  *
3687  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3688  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3689  *
3690  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3691  */
3692 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3693 {
3694         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3695
3696         BUG_ON(!PageLocked(page));
3697         if (PageWriteback(page))
3698                 return 0;
3699
3700         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3701                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3702         return try_to_free_buffers(page);
3703 }
3704
3705 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);