af_packet: Fix warning of fortified memcpy() in packet_getname().
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/syscalls.h>
26 #include <linux/mman.h>
27 #include <linux/pagemap.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/uio.h>
30 #include <linux/error-injection.h>
31 #include <linux/hash.h>
32 #include <linux/writeback.h>
33 #include <linux/backing-dev.h>
34 #include <linux/pagevec.h>
35 #include <linux/security.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/memcontrol.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 <linux/migrate.h>
46 #include <linux/pipe_fs_i.h>
47 #include <linux/splice.h>
48 #include <asm/pgalloc.h>
49 #include <asm/tlbflush.h>
50 #include "internal.h"
51
52 #define CREATE_TRACE_POINTS
53 #include <trace/events/filemap.h>
54
55 /*
56  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
57  */
58 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
59
60 #include <asm/mman.h>
61
62 #include "swap.h"
63
64 /*
65  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
66  * though.
67  *
68  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
69  *
70  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
71  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
72  *
73  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
74  */
75
76 /*
77  * Lock ordering:
78  *
79  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
80  *    ->private_lock            (__free_pte->block_dirty_folio)
81  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
82  *        ->i_pages lock
83  *
84  *  ->i_rwsem
85  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
86  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->i_mmap_rwsem
90  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
91  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
92  *
93  *  ->mmap_lock
94  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
95  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
96  *
97  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
98  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
99  *
100  *  bdi->wb.list_lock
101  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
102  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
103  *
104  *  ->i_mmap_rwsem
105  *    ->anon_vma.lock           (vma_merge)
106  *
107  *  ->anon_vma.lock
108  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
109  *
110  *  ->page_table_lock or pte_lock
111  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
112  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
113  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
114  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
115  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
116  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
117  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
118  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
119  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
120  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->folio_memcg_lock)
121  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
122  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
123  *    ->private_lock            (zap_pte_range->block_dirty_folio)
124  *
125  * ->i_mmap_rwsem
126  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
127  */
128
129 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
130                                    struct folio *folio, void *shadow)
131 {
132         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
133         long nr = 1;
134
135         mapping_set_update(&xas, mapping);
136
137         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
138         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
139                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
140                 nr = folio_nr_pages(folio);
141         }
142
143         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
144
145         xas_store(&xas, shadow);
146         xas_init_marks(&xas);
147
148         folio->mapping = NULL;
149         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
150         mapping->nrpages -= nr;
151 }
152
153 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
154                 struct folio *folio)
155 {
156         long nr;
157
158         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
159         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
160                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
161                          current->comm, folio_pfn(folio));
162                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
163                 dump_stack();
164                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
165
166                 if (mapping_exiting(mapping) && !folio_test_large(folio)) {
167                         int mapcount = page_mapcount(&folio->page);
168
169                         if (folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
170                                 /*
171                                  * All vmas have already been torn down, so it's
172                                  * a good bet that actually the page is unmapped
173                                  * and we'd rather not leak it: if we're wrong,
174                                  * another bad page check should catch it later.
175                                  */
176                                 page_mapcount_reset(&folio->page);
177                                 folio_ref_sub(folio, mapcount);
178                         }
179                 }
180         }
181
182         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
183         if (folio_test_hugetlb(folio))
184                 return;
185
186         nr = folio_nr_pages(folio);
187
188         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
189         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
190                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
191                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
192                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
193         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
194                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
195                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
196         }
197
198         /*
199          * At this point folio must be either written or cleaned by
200          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
201          * unwritten data - on ordinary filesystems.
202          *
203          * But it's harmless on in-memory filesystems like tmpfs; and can
204          * occur when a driver which did get_user_pages() sets page dirty
205          * before putting it, while the inode is being finally evicted.
206          *
207          * Below fixes dirty accounting after removing the folio entirely
208          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
209          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
210          * buddy allocator.
211          */
212         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio) &&
213                          mapping_can_writeback(mapping)))
214                 folio_account_cleaned(folio, inode_to_wb(mapping->host));
215 }
216
217 /*
218  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
219  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
220  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
221  */
222 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
223 {
224         struct address_space *mapping = folio->mapping;
225
226         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
227         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
228         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
229 }
230
231 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
232 {
233         void (*free_folio)(struct folio *);
234         int refs = 1;
235
236         free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
237         if (free_folio)
238                 free_folio(folio);
239
240         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
241                 refs = folio_nr_pages(folio);
242         folio_put_refs(folio, refs);
243 }
244
245 /**
246  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
247  * @folio: The folio.
248  *
249  * This must be called only on folios that are locked and have been
250  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
251  * the free list because the caller has a reference on the page.
252  */
253 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
254 {
255         struct address_space *mapping = folio->mapping;
256
257         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
258         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
259         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
260         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
261         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
262         if (mapping_shrinkable(mapping))
263                 inode_add_lru(mapping->host);
264         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
265
266         filemap_free_folio(mapping, folio);
267 }
268
269 /*
270  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
271  * @mapping: the mapping to which folios belong
272  * @fbatch: batch of folios to delete
273  *
274  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
275  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
276  * by page index and is optimised for it to be dense.
277  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
278  * modified).
279  *
280  * The function expects the i_pages lock to be held.
281  */
282 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
283                              struct folio_batch *fbatch)
284 {
285         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
286         long total_pages = 0;
287         int i = 0;
288         struct folio *folio;
289
290         mapping_set_update(&xas, mapping);
291         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
292                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
293                         break;
294
295                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
296                 if (xa_is_value(folio))
297                         continue;
298                 /*
299                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
300                  * pages locked so they are protected from being removed.
301                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
302                  * means our page has been removed, which shouldn't be
303                  * possible because we're holding the PageLock.
304                  */
305                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
306                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
307                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
308                         continue;
309                 }
310
311                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
312
313                 folio->mapping = NULL;
314                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
315
316                 i++;
317                 xas_store(&xas, NULL);
318                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
319         }
320         mapping->nrpages -= total_pages;
321 }
322
323 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
324                                   struct folio_batch *fbatch)
325 {
326         int i;
327
328         if (!folio_batch_count(fbatch))
329                 return;
330
331         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
332         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
333         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
334                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
335
336                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
337                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
338         }
339         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
340         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
341         if (mapping_shrinkable(mapping))
342                 inode_add_lru(mapping->host);
343         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
344
345         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
346                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
347 }
348
349 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
350 {
351         int ret = 0;
352         /* Check for outstanding write errors */
353         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
354             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
355                 ret = -ENOSPC;
356         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
357             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
358                 ret = -EIO;
359         return ret;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
362
363 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
364 {
365         /* Check for outstanding write errors */
366         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
367                 return -EIO;
368         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
369                 return -ENOSPC;
370         return 0;
371 }
372
373 /**
374  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
375  * @mapping:    address space structure to write
376  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
377  *
378  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
379  * writeout.
380  *
381  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
382  */
383 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
384                            struct writeback_control *wbc)
385 {
386         int ret;
387
388         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
389             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
390                 return 0;
391
392         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
393         ret = do_writepages(mapping, wbc);
394         wbc_detach_inode(wbc);
395         return ret;
396 }
397 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
398
399 /**
400  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
401  * @mapping:    address space structure to write
402  * @start:      offset in bytes where the range starts
403  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
404  * @sync_mode:  enable synchronous operation
405  *
406  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
407  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
408  *
409  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
410  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
411  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
412  * be waited upon, and not just skipped over.
413  *
414  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
415  */
416 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
417                                 loff_t end, int sync_mode)
418 {
419         struct writeback_control wbc = {
420                 .sync_mode = sync_mode,
421                 .nr_to_write = LONG_MAX,
422                 .range_start = start,
423                 .range_end = end,
424         };
425
426         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
427 }
428
429 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
430         int sync_mode)
431 {
432         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
433 }
434
435 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
436 {
437         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
438 }
439 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
440
441 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
442                                 loff_t end)
443 {
444         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
445 }
446 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
447
448 /**
449  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
450  * @mapping:    target address_space
451  *
452  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
453  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
454  *
455  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
456  */
457 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
458 {
459         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
460 }
461 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
462
463 /**
464  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
465  * @mapping:           address space within which to check
466  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
467  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
468  *
469  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
470  * direct writing in this range will trigger a writeback.
471  *
472  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
473  * %false otherwise.
474  */
475 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
476                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
477 {
478         struct folio *folio;
479         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
480         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
481
482         if (end_byte < start_byte)
483                 return false;
484
485         rcu_read_lock();
486         for (;;) {
487                 folio = xas_find(&xas, max);
488                 if (xas_retry(&xas, folio))
489                         continue;
490                 /* Shadow entries don't count */
491                 if (xa_is_value(folio))
492                         continue;
493                 /*
494                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
495                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
496                  * there was a page here recently.
497                  */
498                 break;
499         }
500         rcu_read_unlock();
501
502         return folio != NULL;
503 }
504 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
505
506 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
507                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
508 {
509         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
510         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
511         struct folio_batch fbatch;
512         unsigned nr_folios;
513
514         folio_batch_init(&fbatch);
515
516         while (index <= end) {
517                 unsigned i;
518
519                 nr_folios = filemap_get_folios_tag(mapping, &index, end,
520                                 PAGECACHE_TAG_WRITEBACK, &fbatch);
521
522                 if (!nr_folios)
523                         break;
524
525                 for (i = 0; i < nr_folios; i++) {
526                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
527
528                         folio_wait_writeback(folio);
529                         folio_clear_error(folio);
530                 }
531                 folio_batch_release(&fbatch);
532                 cond_resched();
533         }
534 }
535
536 /**
537  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
538  * @mapping:            address space structure to wait for
539  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
540  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
541  *
542  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
543  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
544  * the address space and return it.
545  *
546  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
547  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
548  * reporting the error.
549  *
550  * Return: error status of the address space.
551  */
552 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
553                             loff_t end_byte)
554 {
555         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
556         return filemap_check_errors(mapping);
557 }
558 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
559
560 /**
561  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
562  * @mapping:            address space structure to wait for
563  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
564  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
565  *
566  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
567  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
568  * this function does not clear error status of the address space.
569  *
570  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
571  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
572  * fsfreeze(8)
573  */
574 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
575                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
576 {
577         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
578         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
579 }
580 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
581
582 /**
583  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
584  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
585  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
586  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
587  *
588  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
589  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
590  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
591  *
592  * Since the error status of the file is advanced by this function,
593  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
594  * reporting the error.
595  *
596  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
597  */
598 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
599 {
600         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
601
602         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
603         return file_check_and_advance_wb_err(file);
604 }
605 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
606
607 /**
608  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
609  * @mapping: address space structure to wait for
610  *
611  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
612  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
613  * does not clear error status of the address space.
614  *
615  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
616  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
617  * fsfreeze(8)
618  *
619  * Return: error status of the address space.
620  */
621 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
622 {
623         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
624         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
625 }
626 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
627
628 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
629 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
630 {
631         return mapping->nrpages;
632 }
633
634 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
635                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
636 {
637         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
638         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
639         struct folio *folio;
640
641         if (end_byte < start_byte)
642                 return false;
643
644         rcu_read_lock();
645         xas_for_each(&xas, folio, max) {
646                 if (xas_retry(&xas, folio))
647                         continue;
648                 if (xa_is_value(folio))
649                         continue;
650                 if (folio_test_dirty(folio) || folio_test_locked(folio) ||
651                                 folio_test_writeback(folio))
652                         break;
653         }
654         rcu_read_unlock();
655         return folio != NULL;
656 }
657 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
658
659 /**
660  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
661  * @mapping:    the address_space for the pages
662  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
663  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
664  *
665  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
666  *
667  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
668  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
669  *
670  * Return: error status of the address space.
671  */
672 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
673                                  loff_t lstart, loff_t lend)
674 {
675         int err = 0, err2;
676
677         if (lend < lstart)
678                 return 0;
679
680         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
681                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
682                                                  WB_SYNC_ALL);
683                 /*
684                  * Even if the above returned error, the pages may be
685                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
686                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
687                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
688                  */
689                 if (err != -EIO)
690                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
691         }
692         err2 = filemap_check_errors(mapping);
693         if (!err)
694                 err = err2;
695         return err;
696 }
697 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
698
699 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
700 {
701         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
702
703         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
704 }
705 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
706
707 /**
708  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
709  *                                 and advance wb_err to current one
710  * @file: struct file on which the error is being reported
711  *
712  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
713  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
714  * since the file was opened if there haven't been any).
715  *
716  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
717  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
718  *
719  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
720  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
721  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
722  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
723  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
724  *
725  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
726  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
727  * the latest value swapped in for this file descriptor.
728  *
729  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
730  */
731 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
732 {
733         int err = 0;
734         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
735         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
736
737         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
738         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
739                 /* Something changed, must use slow path */
740                 spin_lock(&file->f_lock);
741                 old = file->f_wb_err;
742                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
743                                                 &file->f_wb_err);
744                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
745                 spin_unlock(&file->f_lock);
746         }
747
748         /*
749          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
750          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
751          * that the legacy code would have had on these flags.
752          */
753         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
754         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
755         return err;
756 }
757 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
758
759 /**
760  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
761  * @file:       file pointing to address_space with pages
762  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
763  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
764  *
765  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
766  *
767  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
768  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
769  *
770  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
771  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
772  *
773  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
774  */
775 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
776 {
777         int err = 0, err2;
778         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
779
780         if (lend < lstart)
781                 return 0;
782
783         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
784                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
785                                                  WB_SYNC_ALL);
786                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
787                 if (err != -EIO)
788                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
789         }
790         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
791         if (!err)
792                 err = err2;
793         return err;
794 }
795 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
796
797 /**
798  * replace_page_cache_folio - replace a pagecache folio with a new one
799  * @old:        folio to be replaced
800  * @new:        folio to replace with
801  *
802  * This function replaces a folio in the pagecache with a new one.  On
803  * success it acquires the pagecache reference for the new folio and
804  * drops it for the old folio.  Both the old and new folios must be
805  * locked.  This function does not add the new folio to the LRU, the
806  * caller must do that.
807  *
808  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
809  */
810 void replace_page_cache_folio(struct folio *old, struct folio *new)
811 {
812         struct address_space *mapping = old->mapping;
813         void (*free_folio)(struct folio *) = mapping->a_ops->free_folio;
814         pgoff_t offset = old->index;
815         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
816
817         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(old), old);
818         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(new), new);
819         VM_BUG_ON_FOLIO(new->mapping, new);
820
821         folio_get(new);
822         new->mapping = mapping;
823         new->index = offset;
824
825         mem_cgroup_migrate(old, new);
826
827         xas_lock_irq(&xas);
828         xas_store(&xas, new);
829
830         old->mapping = NULL;
831         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
832         if (!folio_test_hugetlb(old))
833                 __lruvec_stat_sub_folio(old, NR_FILE_PAGES);
834         if (!folio_test_hugetlb(new))
835                 __lruvec_stat_add_folio(new, NR_FILE_PAGES);
836         if (folio_test_swapbacked(old))
837                 __lruvec_stat_sub_folio(old, NR_SHMEM);
838         if (folio_test_swapbacked(new))
839                 __lruvec_stat_add_folio(new, NR_SHMEM);
840         xas_unlock_irq(&xas);
841         if (free_folio)
842                 free_folio(old);
843         folio_put(old);
844 }
845 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_folio);
846
847 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
848                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
849 {
850         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
851         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
852         bool charged = false;
853         long nr = 1;
854
855         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
856         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
857         mapping_set_update(&xas, mapping);
858
859         if (!huge) {
860                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
861                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
862                 if (error)
863                         return error;
864                 charged = true;
865                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
866                 nr = folio_nr_pages(folio);
867         }
868
869         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
870         folio_ref_add(folio, nr);
871         folio->mapping = mapping;
872         folio->index = xas.xa_index;
873
874         do {
875                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
876                 void *entry, *old = NULL;
877
878                 if (order > folio_order(folio))
879                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
880                                         order, gfp);
881                 xas_lock_irq(&xas);
882                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
883                         old = entry;
884                         if (!xa_is_value(entry)) {
885                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
886                                 goto unlock;
887                         }
888                 }
889
890                 if (old) {
891                         if (shadowp)
892                                 *shadowp = old;
893                         /* entry may have been split before we acquired lock */
894                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
895                         if (order > folio_order(folio)) {
896                                 /* How to handle large swap entries? */
897                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
898                                 xas_split(&xas, old, order);
899                                 xas_reset(&xas);
900                         }
901                 }
902
903                 xas_store(&xas, folio);
904                 if (xas_error(&xas))
905                         goto unlock;
906
907                 mapping->nrpages += nr;
908
909                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
910                 if (!huge) {
911                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
912                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
913                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
914                                                 NR_FILE_THPS, nr);
915                 }
916 unlock:
917                 xas_unlock_irq(&xas);
918         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
919
920         if (xas_error(&xas))
921                 goto error;
922
923         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
924         return 0;
925 error:
926         if (charged)
927                 mem_cgroup_uncharge(folio);
928         folio->mapping = NULL;
929         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
930         folio_put_refs(folio, nr);
931         return xas_error(&xas);
932 }
933 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
934
935 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
936                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
937 {
938         void *shadow = NULL;
939         int ret;
940
941         __folio_set_locked(folio);
942         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
943         if (unlikely(ret))
944                 __folio_clear_locked(folio);
945         else {
946                 /*
947                  * The folio might have been evicted from cache only
948                  * recently, in which case it should be activated like
949                  * any other repeatedly accessed folio.
950                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
951                  * data from the working set, only to cache data that will
952                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
953                  */
954                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
955                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
956                         workingset_refault(folio, shadow);
957                 folio_add_lru(folio);
958         }
959         return ret;
960 }
961 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
962
963 #ifdef CONFIG_NUMA
964 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
965 {
966         int n;
967         struct folio *folio;
968
969         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
970                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
971                 do {
972                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
973                         n = cpuset_mem_spread_node();
974                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
975                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
976
977                 return folio;
978         }
979         return folio_alloc(gfp, order);
980 }
981 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
982 #endif
983
984 /*
985  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
986  *
987  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
988  *
989  * @mapping1: the first mapping to lock
990  * @mapping2: the second mapping to lock
991  */
992 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
993                                  struct address_space *mapping2)
994 {
995         if (mapping1 > mapping2)
996                 swap(mapping1, mapping2);
997         if (mapping1)
998                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
999         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1000                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
1003
1004 /*
1005  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
1006  *
1007  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1008  *
1009  * @mapping1: the first mapping to unlock
1010  * @mapping2: the second mapping to unlock
1011  */
1012 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1013                                    struct address_space *mapping2)
1014 {
1015         if (mapping1)
1016                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1017         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1018                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1021
1022 /*
1023  * In order to wait for pages to become available there must be
1024  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1025  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1026  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1027  * become available, and for the woken contexts to check to be
1028  * sure the appropriate page became available, this saves space
1029  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1030  * collisions.
1031  */
1032 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1033 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1034 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1035
1036 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1037 {
1038         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1039 }
1040
1041 void __init pagecache_init(void)
1042 {
1043         int i;
1044
1045         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1046                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1047
1048         page_writeback_init();
1049 }
1050
1051 /*
1052  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1053  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1054  * one.
1055  *
1056  * We have:
1057  *
1058  *  (a) no special bits set:
1059  *
1060  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1061  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1062  *      and remove it from the wait queue.
1063  *
1064  *      Simple and straightforward.
1065  *
1066  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1067  *
1068  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1069  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1070  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1071  *
1072  *      This is the traditional exclusive wait.
1073  *
1074  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1075  *
1076  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1077  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1078  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1079  *      the waiter.
1080  *
1081  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1082  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1083  *      that it now has the lock.
1084  */
1085 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1086 {
1087         unsigned int flags;
1088         struct wait_page_key *key = arg;
1089         struct wait_page_queue *wait_page
1090                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1091
1092         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1093                 return 0;
1094
1095         /*
1096          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1097          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1098          */
1099         flags = wait->flags;
1100         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1101                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1102                         return -1;
1103                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1104                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1105                                 return -1;
1106                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1107                 }
1108         }
1109
1110         /*
1111          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1112          * is waiting for this will be checking the flags without
1113          * any locking.
1114          *
1115          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1116          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1117          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1118          */
1119         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1120         wake_up_state(wait->private, mode);
1121
1122         /*
1123          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1124          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1125          *
1126          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1127          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1128          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1129          * might be de-allocated and the process might even have
1130          * exited.
1131          */
1132         list_del_init_careful(&wait->entry);
1133         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1134 }
1135
1136 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1137 {
1138         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1139         struct wait_page_key key;
1140         unsigned long flags;
1141         wait_queue_entry_t bookmark;
1142
1143         key.folio = folio;
1144         key.bit_nr = bit_nr;
1145         key.page_match = 0;
1146
1147         bookmark.flags = 0;
1148         bookmark.private = NULL;
1149         bookmark.func = NULL;
1150         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1151
1152         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1153         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1154
1155         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1156                 /*
1157                  * Take a breather from holding the lock,
1158                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1159                  * to acquire the lock and remove themselves
1160                  * from wait queue
1161                  */
1162                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1163                 cpu_relax();
1164                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1165                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1166         }
1167
1168         /*
1169          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1170          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1171          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1172          *
1173          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1174          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1175          * but that is not required for correctness.
1176          */
1177         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1178                 folio_clear_waiters(folio);
1179
1180         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1181 }
1182
1183 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1184 {
1185         if (!folio_test_waiters(folio))
1186                 return;
1187         folio_wake_bit(folio, bit);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1192  */
1193 enum behavior {
1194         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1195                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1196                          */
1197         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1198                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1199                          */
1200         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1201                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1202                          */
1203 };
1204
1205 /*
1206  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1207  * if successful.
1208  */
1209 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1210                                         struct wait_queue_entry *wait)
1211 {
1212         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1213                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1214                         return false;
1215         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1216                 return false;
1217
1218         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1219         return true;
1220 }
1221
1222 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1223 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1224
1225 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1226                 int state, enum behavior behavior)
1227 {
1228         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1229         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1230         struct wait_page_queue wait_page;
1231         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1232         bool thrashing = false;
1233         unsigned long pflags;
1234         bool in_thrashing;
1235
1236         if (bit_nr == PG_locked &&
1237             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1238                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1239                 psi_memstall_enter(&pflags);
1240                 thrashing = true;
1241         }
1242
1243         init_wait(wait);
1244         wait->func = wake_page_function;
1245         wait_page.folio = folio;
1246         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1247
1248 repeat:
1249         wait->flags = 0;
1250         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1251                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1252                 if (--unfairness < 0)
1253                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1254         }
1255
1256         /*
1257          * Do one last check whether we can get the
1258          * page bit synchronously.
1259          *
1260          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1261          * to let any waker we _just_ missed know they
1262          * need to wake us up (otherwise they'll never
1263          * even go to the slow case that looks at the
1264          * page queue), and add ourselves to the wait
1265          * queue if we need to sleep.
1266          *
1267          * This part needs to be done under the queue
1268          * lock to avoid races.
1269          */
1270         spin_lock_irq(&q->lock);
1271         folio_set_waiters(folio);
1272         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1273                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1274         spin_unlock_irq(&q->lock);
1275
1276         /*
1277          * From now on, all the logic will be based on
1278          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1279          * see whether the page bit testing has already
1280          * been done by the wake function.
1281          *
1282          * We can drop our reference to the folio.
1283          */
1284         if (behavior == DROP)
1285                 folio_put(folio);
1286
1287         /*
1288          * Note that until the "finish_wait()", or until
1289          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1290          * be very careful with the 'wait->flags', because
1291          * we may race with a waker that sets them.
1292          */
1293         for (;;) {
1294                 unsigned int flags;
1295
1296                 set_current_state(state);
1297
1298                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1299                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1300                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1301                         if (signal_pending_state(state, current))
1302                                 break;
1303
1304                         io_schedule();
1305                         continue;
1306                 }
1307
1308                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1309                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1310                         break;
1311
1312                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1313                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1314                         break;
1315
1316                 /*
1317                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1318                  * try to get it ourselves.
1319                  *
1320                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1321                  */
1322                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1323                         goto repeat;
1324
1325                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1326                 break;
1327         }
1328
1329         /*
1330          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1331          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1332          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1333          * to do it here would be difficult and prone to races.
1334          */
1335         finish_wait(q, wait);
1336
1337         if (thrashing) {
1338                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1339                 psi_memstall_leave(&pflags);
1340         }
1341
1342         /*
1343          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1344          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1345          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1346          * test but before the 'finish_wait()'.
1347          *
1348          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1349          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1350          * return value based on that state without races.
1351          *
1352          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1353          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1354          */
1355         if (behavior == EXCLUSIVE)
1356                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1357
1358         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1359 }
1360
1361 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1362 /**
1363  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1364  * @entry: migration swap entry.
1365  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1366  *
1367  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1368  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1369  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1370  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1371  * the page.
1372  *
1373  * Returns after unlocking the ptl.
1374  *
1375  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1376  * there.
1377  */
1378 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, spinlock_t *ptl)
1379         __releases(ptl)
1380 {
1381         struct wait_page_queue wait_page;
1382         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1383         bool thrashing = false;
1384         unsigned long pflags;
1385         bool in_thrashing;
1386         wait_queue_head_t *q;
1387         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1388
1389         q = folio_waitqueue(folio);
1390         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1391                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1392                 psi_memstall_enter(&pflags);
1393                 thrashing = true;
1394         }
1395
1396         init_wait(wait);
1397         wait->func = wake_page_function;
1398         wait_page.folio = folio;
1399         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1400         wait->flags = 0;
1401
1402         spin_lock_irq(&q->lock);
1403         folio_set_waiters(folio);
1404         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1405                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1406         spin_unlock_irq(&q->lock);
1407
1408         /*
1409          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1410          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1411          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1412          */
1413         spin_unlock(ptl);
1414
1415         for (;;) {
1416                 unsigned int flags;
1417
1418                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1419
1420                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1421                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1422                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1423                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1424                                 break;
1425
1426                         io_schedule();
1427                         continue;
1428                 }
1429                 break;
1430         }
1431
1432         finish_wait(q, wait);
1433
1434         if (thrashing) {
1435                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1436                 psi_memstall_leave(&pflags);
1437         }
1438 }
1439 #endif
1440
1441 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1442 {
1443         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1444 }
1445 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1446
1447 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1448 {
1449         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1452
1453 /**
1454  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1455  * @folio: The folio to wait for.
1456  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1457  *
1458  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1459  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1460  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1461  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1462  * dereference @folio.
1463  *
1464  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1465  */
1466 static int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1467 {
1468         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1469 }
1470
1471 /**
1472  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1473  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1474  * @waiter: Waiter to add to the queue
1475  *
1476  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1477  */
1478 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1479 {
1480         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1481         unsigned long flags;
1482
1483         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1484         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1485         folio_set_waiters(folio);
1486         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1487 }
1488 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1489
1490 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1491
1492 /*
1493  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1494  *
1495  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1496  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1497  * not support that special operation, we just do this all by hand
1498  * instead.
1499  *
1500  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1501  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1502  * in the same byte as PG_locked.
1503  */
1504 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1505 {
1506         clear_bit_unlock(nr, mem);
1507         /* smp_mb__after_atomic(); */
1508         return test_bit(PG_waiters, mem);
1509 }
1510
1511 #endif
1512
1513 /**
1514  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1515  * @folio: The folio.
1516  *
1517  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1518  *
1519  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1520  * called from NMI context.
1521  */
1522 void folio_unlock(struct folio *folio)
1523 {
1524         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1525         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1526         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1527         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1528         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1529                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1530 }
1531 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1532
1533 /**
1534  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1535  * @folio: The folio.
1536  *
1537  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1538  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1539  *
1540  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1541  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1542  * serialised.
1543  */
1544 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1545 {
1546         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1547         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1548         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1549         folio_put(folio);
1550 }
1551 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1552
1553 /**
1554  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1555  * @folio: The folio to wait on.
1556  *
1557  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1558  */
1559 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1560 {
1561         while (folio_test_private_2(folio))
1562                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1563 }
1564 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1565
1566 /**
1567  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1568  * @folio: The folio to wait on.
1569  *
1570  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1571  * fatal signal is received by the calling task.
1572  *
1573  * Return:
1574  * - 0 if successful.
1575  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1576  */
1577 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1578 {
1579         int ret = 0;
1580
1581         while (folio_test_private_2(folio)) {
1582                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1583                 if (ret < 0)
1584                         break;
1585         }
1586
1587         return ret;
1588 }
1589 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1590
1591 /**
1592  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1593  * @folio: The folio.
1594  */
1595 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1596 {
1597         /*
1598          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1599          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1600          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1601          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1602          * end of every folio writeback.
1603          */
1604         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1605                 folio_clear_reclaim(folio);
1606                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1607         }
1608
1609         /*
1610          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1611          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1612          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1613          * reused before the folio_wake().
1614          */
1615         folio_get(folio);
1616         if (!__folio_end_writeback(folio))
1617                 BUG();
1618
1619         smp_mb__after_atomic();
1620         folio_wake(folio, PG_writeback);
1621         acct_reclaim_writeback(folio);
1622         folio_put(folio);
1623 }
1624 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1625
1626 /**
1627  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1628  * @folio: The folio to lock
1629  */
1630 void __folio_lock(struct folio *folio)
1631 {
1632         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1633                                 EXCLUSIVE);
1634 }
1635 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1636
1637 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1638 {
1639         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1640                                         EXCLUSIVE);
1641 }
1642 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1643
1644 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1645 {
1646         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1647         int ret = 0;
1648
1649         wait->folio = folio;
1650         wait->bit_nr = PG_locked;
1651
1652         spin_lock_irq(&q->lock);
1653         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1654         folio_set_waiters(folio);
1655         ret = !folio_trylock(folio);
1656         /*
1657          * If we were successful now, we know we're still on the
1658          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1659          * safe to remove and return success, we know the callback
1660          * isn't going to trigger.
1661          */
1662         if (!ret)
1663                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1664         else
1665                 ret = -EIOCBQUEUED;
1666         spin_unlock_irq(&q->lock);
1667         return ret;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Return values:
1672  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1673  * false - folio is not locked.
1674  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1675  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1676  *     which case mmap_lock is still held.
1677  *
1678  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1679  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1680  */
1681 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1682                          unsigned int flags)
1683 {
1684         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1685                 /*
1686                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1687                  * even though return 0.
1688                  */
1689                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1690                         return false;
1691
1692                 mmap_read_unlock(mm);
1693                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1694                         folio_wait_locked_killable(folio);
1695                 else
1696                         folio_wait_locked(folio);
1697                 return false;
1698         }
1699         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1700                 bool ret;
1701
1702                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1703                 if (ret) {
1704                         mmap_read_unlock(mm);
1705                         return false;
1706                 }
1707         } else {
1708                 __folio_lock(folio);
1709         }
1710
1711         return true;
1712 }
1713
1714 /**
1715  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1716  * @mapping: Mapping.
1717  * @index: Index.
1718  * @max_scan: Maximum range to search.
1719  *
1720  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1721  * gap with the lowest index.
1722  *
1723  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1724  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1725  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1726  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1727  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1728  *
1729  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1730  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1731  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1732  */
1733 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1734                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1735 {
1736         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1737
1738         while (max_scan--) {
1739                 void *entry = xas_next(&xas);
1740                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1741                         break;
1742                 if (xas.xa_index == 0)
1743                         break;
1744         }
1745
1746         return xas.xa_index;
1747 }
1748 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1749
1750 /**
1751  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1752  * @mapping: Mapping.
1753  * @index: Index.
1754  * @max_scan: Maximum range to search.
1755  *
1756  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1757  * gap with the highest index.
1758  *
1759  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1760  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1761  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1762  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1763  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1764  *
1765  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1766  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1767  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1768  */
1769 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1770                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1771 {
1772         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1773
1774         while (max_scan--) {
1775                 void *entry = xas_prev(&xas);
1776                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1777                         break;
1778                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1779                         break;
1780         }
1781
1782         return xas.xa_index;
1783 }
1784 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1785
1786 /*
1787  * Lockless page cache protocol:
1788  * On the lookup side:
1789  * 1. Load the folio from i_pages
1790  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1791  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1792  *
1793  * On the removal side:
1794  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1795  * B. Remove the page from i_pages
1796  * C. Return the page to the page allocator
1797  *
1798  * This means that any page may have its reference count temporarily
1799  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1800  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1801  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1802  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1803  * folio_put().
1804  */
1805
1806 /*
1807  * filemap_get_entry - Get a page cache entry.
1808  * @mapping: the address_space to search
1809  * @index: The page cache index.
1810  *
1811  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1812  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1813  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1814  * it is returned without further action.
1815  *
1816  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1817  */
1818 void *filemap_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1819 {
1820         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1821         struct folio *folio;
1822
1823         rcu_read_lock();
1824 repeat:
1825         xas_reset(&xas);
1826         folio = xas_load(&xas);
1827         if (xas_retry(&xas, folio))
1828                 goto repeat;
1829         /*
1830          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1831          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1832          */
1833         if (!folio || xa_is_value(folio))
1834                 goto out;
1835
1836         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1837                 goto repeat;
1838
1839         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1840                 folio_put(folio);
1841                 goto repeat;
1842         }
1843 out:
1844         rcu_read_unlock();
1845
1846         return folio;
1847 }
1848
1849 /**
1850  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1851  * @mapping: The address_space to search.
1852  * @index: The page index.
1853  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1854  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1855  *
1856  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1857  *
1858  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1859  *
1860  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1861  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1862  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1863  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1864  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1865  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1866  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1867  *   returning so the caller can do the same dance.
1868  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1869  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1870  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1871  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1872  *
1873  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1874  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1875  *
1876  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1877  *
1878  * Return: The found folio or an ERR_PTR() otherwise.
1879  */
1880 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1881                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1882 {
1883         struct folio *folio;
1884
1885 repeat:
1886         folio = filemap_get_entry(mapping, index);
1887         if (xa_is_value(folio))
1888                 folio = NULL;
1889         if (!folio)
1890                 goto no_page;
1891
1892         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1893                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1894                         if (!folio_trylock(folio)) {
1895                                 folio_put(folio);
1896                                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
1897                         }
1898                 } else {
1899                         folio_lock(folio);
1900                 }
1901
1902                 /* Has the page been truncated? */
1903                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1904                         folio_unlock(folio);
1905                         folio_put(folio);
1906                         goto repeat;
1907                 }
1908                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1909         }
1910
1911         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1912                 folio_mark_accessed(folio);
1913         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1914                 /* Clear idle flag for buffer write */
1915                 if (folio_test_idle(folio))
1916                         folio_clear_idle(folio);
1917         }
1918
1919         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1920                 folio_wait_stable(folio);
1921 no_page:
1922         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1923                 int err;
1924                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1925                         gfp |= __GFP_WRITE;
1926                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1927                         gfp &= ~__GFP_FS;
1928                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1929                         gfp &= ~GFP_KERNEL;
1930                         gfp |= GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
1931                 }
1932
1933                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1934                 if (!folio)
1935                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1936
1937                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1938                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1939
1940                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1941                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1942                         __folio_set_referenced(folio);
1943
1944                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
1945                 if (unlikely(err)) {
1946                         folio_put(folio);
1947                         folio = NULL;
1948                         if (err == -EEXIST)
1949                                 goto repeat;
1950                 }
1951
1952                 /*
1953                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
1954                  * we expect an unlocked page.
1955                  */
1956                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1957                         folio_unlock(folio);
1958         }
1959
1960         if (!folio)
1961                 return ERR_PTR(-ENOENT);
1962         return folio;
1963 }
1964 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
1965
1966 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
1967                 xa_mark_t mark)
1968 {
1969         struct folio *folio;
1970
1971 retry:
1972         if (mark == XA_PRESENT)
1973                 folio = xas_find(xas, max);
1974         else
1975                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
1976
1977         if (xas_retry(xas, folio))
1978                 goto retry;
1979         /*
1980          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1981          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1982          * without attempting to raise page count.
1983          */
1984         if (!folio || xa_is_value(folio))
1985                 return folio;
1986
1987         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1988                 goto reset;
1989
1990         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
1991                 folio_put(folio);
1992                 goto reset;
1993         }
1994
1995         return folio;
1996 reset:
1997         xas_reset(xas);
1998         goto retry;
1999 }
2000
2001 /**
2002  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2003  * @mapping:    The address_space to search
2004  * @start:      The starting page cache index
2005  * @end:        The final page index (inclusive).
2006  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2007  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2008  *
2009  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2010  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2011  * takes a reference on any actual folios it returns.
2012  *
2013  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2014  * due to not-present entries or large folios.
2015  *
2016  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2017  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2018  *
2019  * Return: The number of entries which were found.
2020  */
2021 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2022                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2023 {
2024         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2025         struct folio *folio;
2026
2027         rcu_read_lock();
2028         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2029                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2030                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2031                         break;
2032         }
2033         rcu_read_unlock();
2034
2035         if (folio_batch_count(fbatch)) {
2036                 unsigned long nr = 1;
2037                 int idx = folio_batch_count(fbatch) - 1;
2038
2039                 folio = fbatch->folios[idx];
2040                 if (!xa_is_value(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
2041                         nr = folio_nr_pages(folio);
2042                 *start = indices[idx] + nr;
2043         }
2044         return folio_batch_count(fbatch);
2045 }
2046
2047 /**
2048  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2049  * @mapping:    The address_space to search.
2050  * @start:      The starting page cache index.
2051  * @end:        The final page index (inclusive).
2052  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2053  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2054  *
2055  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2056  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2057  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2058  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2059  * partially outside the range are not returned.
2060  *
2061  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2062  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2063  * locked or folios under writeback.
2064  *
2065  * Return: The number of entries which were found.
2066  */
2067 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2068                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2069 {
2070         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2071         struct folio *folio;
2072
2073         rcu_read_lock();
2074         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2075                 if (!xa_is_value(folio)) {
2076                         if (folio->index < *start)
2077                                 goto put;
2078                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2079                                 goto put;
2080                         if (!folio_trylock(folio))
2081                                 goto put;
2082                         if (folio->mapping != mapping ||
2083                             folio_test_writeback(folio))
2084                                 goto unlock;
2085                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2086                                         folio);
2087                 }
2088                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2089                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2090                         break;
2091                 continue;
2092 unlock:
2093                 folio_unlock(folio);
2094 put:
2095                 folio_put(folio);
2096         }
2097         rcu_read_unlock();
2098
2099         if (folio_batch_count(fbatch)) {
2100                 unsigned long nr = 1;
2101                 int idx = folio_batch_count(fbatch) - 1;
2102
2103                 folio = fbatch->folios[idx];
2104                 if (!xa_is_value(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
2105                         nr = folio_nr_pages(folio);
2106                 *start = indices[idx] + nr;
2107         }
2108         return folio_batch_count(fbatch);
2109 }
2110
2111 /**
2112  * filemap_get_folios - Get a batch of folios
2113  * @mapping:    The address_space to search
2114  * @start:      The starting page index
2115  * @end:        The final page index (inclusive)
2116  * @fbatch:     The batch to fill.
2117  *
2118  * Search for and return a batch of folios in the mapping starting at
2119  * index @start and up to index @end (inclusive).  The folios are returned
2120  * in @fbatch with an elevated reference count.
2121  *
2122  * The first folio may start before @start; if it does, it will contain
2123  * @start.  The final folio may extend beyond @end; if it does, it will
2124  * contain @end.  The folios have ascending indices.  There may be gaps
2125  * between the folios if there are indices which have no folio in the
2126  * page cache.  If folios are added to or removed from the page cache
2127  * while this is running, they may or may not be found by this call.
2128  *
2129  * Return: The number of folios which were found.
2130  * We also update @start to index the next folio for the traversal.
2131  */
2132 unsigned filemap_get_folios(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2133                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2134 {
2135         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2136         struct folio *folio;
2137
2138         rcu_read_lock();
2139         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2140                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2141                 if (xa_is_value(folio))
2142                         continue;
2143                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2144                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
2145
2146                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2147                                 nr = 1;
2148                         *start = folio->index + nr;
2149                         goto out;
2150                 }
2151         }
2152
2153         /*
2154          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2155          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2156          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2157          * already broken anyway.
2158          */
2159         if (end == (pgoff_t)-1)
2160                 *start = (pgoff_t)-1;
2161         else
2162                 *start = end + 1;
2163 out:
2164         rcu_read_unlock();
2165
2166         return folio_batch_count(fbatch);
2167 }
2168 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios);
2169
2170 static inline
2171 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2172 {
2173         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2174                 return false;
2175         if (index >= max)
2176                 return false;
2177         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2178 }
2179
2180 /**
2181  * filemap_get_folios_contig - Get a batch of contiguous folios
2182  * @mapping:    The address_space to search
2183  * @start:      The starting page index
2184  * @end:        The final page index (inclusive)
2185  * @fbatch:     The batch to fill
2186  *
2187  * filemap_get_folios_contig() works exactly like filemap_get_folios(),
2188  * except the returned folios are guaranteed to be contiguous. This may
2189  * not return all contiguous folios if the batch gets filled up.
2190  *
2191  * Return: The number of folios found.
2192  * Also update @start to be positioned for traversal of the next folio.
2193  */
2194
2195 unsigned filemap_get_folios_contig(struct address_space *mapping,
2196                 pgoff_t *start, pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2197 {
2198         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2199         unsigned long nr;
2200         struct folio *folio;
2201
2202         rcu_read_lock();
2203
2204         for (folio = xas_load(&xas); folio && xas.xa_index <= end;
2205                         folio = xas_next(&xas)) {
2206                 if (xas_retry(&xas, folio))
2207                         continue;
2208                 /*
2209                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2210                  * No current caller is looking for DAX entries.
2211                  */
2212                 if (xa_is_value(folio))
2213                         goto update_start;
2214
2215                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2216                         goto retry;
2217
2218                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2219                         goto put_folio;
2220
2221                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2222                         nr = folio_nr_pages(folio);
2223
2224                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2225                                 nr = 1;
2226                         *start = folio->index + nr;
2227                         goto out;
2228                 }
2229                 continue;
2230 put_folio:
2231                 folio_put(folio);
2232
2233 retry:
2234                 xas_reset(&xas);
2235         }
2236
2237 update_start:
2238         nr = folio_batch_count(fbatch);
2239
2240         if (nr) {
2241                 folio = fbatch->folios[nr - 1];
2242                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2243                         *start = folio->index + 1;
2244                 else
2245                         *start = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2246         }
2247 out:
2248         rcu_read_unlock();
2249         return folio_batch_count(fbatch);
2250 }
2251 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios_contig);
2252
2253 /**
2254  * filemap_get_folios_tag - Get a batch of folios matching @tag
2255  * @mapping:    The address_space to search
2256  * @start:      The starting page index
2257  * @end:        The final page index (inclusive)
2258  * @tag:        The tag index
2259  * @fbatch:     The batch to fill
2260  *
2261  * Same as filemap_get_folios(), but only returning folios tagged with @tag.
2262  *
2263  * Return: The number of folios found.
2264  * Also update @start to index the next folio for traversal.
2265  */
2266 unsigned filemap_get_folios_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2267                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, struct folio_batch *fbatch)
2268 {
2269         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2270         struct folio *folio;
2271
2272         rcu_read_lock();
2273         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag)) != NULL) {
2274                 /*
2275                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2276                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2277                  * a page we saw tagged. Skip over it.
2278                  */
2279                 if (xa_is_value(folio))
2280                         continue;
2281                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2282                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
2283
2284                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2285                                 nr = 1;
2286                         *start = folio->index + nr;
2287                         goto out;
2288                 }
2289         }
2290         /*
2291          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2292          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2293          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2294          * already broke anyway.
2295          */
2296         if (end == (pgoff_t)-1)
2297                 *start = (pgoff_t)-1;
2298         else
2299                 *start = end + 1;
2300 out:
2301         rcu_read_unlock();
2302
2303         return folio_batch_count(fbatch);
2304 }
2305 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios_tag);
2306
2307 /*
2308  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2309  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2310  *
2311  *      ---R__________________________________________B__________
2312  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2313  *
2314  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2315  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2316  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2317  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2318  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2319  *
2320  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2321  */
2322 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2323 {
2324         ra->ra_pages /= 4;
2325 }
2326
2327 /*
2328  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2329  *
2330  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2331  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2332  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2333  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2334  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2335  */
2336 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2337                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2338 {
2339         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2340         struct folio *folio;
2341
2342         rcu_read_lock();
2343         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2344                 if (xas_retry(&xas, folio))
2345                         continue;
2346                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2347                         break;
2348                 if (xa_is_sibling(folio))
2349                         break;
2350                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2351                         goto retry;
2352
2353                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2354                         goto put_folio;
2355
2356                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2357                         break;
2358                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2359                         break;
2360                 if (folio_test_readahead(folio))
2361                         break;
2362                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2363                 continue;
2364 put_folio:
2365                 folio_put(folio);
2366 retry:
2367                 xas_reset(&xas);
2368         }
2369         rcu_read_unlock();
2370 }
2371
2372 static int filemap_read_folio(struct file *file, filler_t filler,
2373                 struct folio *folio)
2374 {
2375         bool workingset = folio_test_workingset(folio);
2376         unsigned long pflags;
2377         int error;
2378
2379         /*
2380          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2381          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if read_folio
2382          * fails.
2383          */
2384         folio_clear_error(folio);
2385
2386         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2387         if (unlikely(workingset))
2388                 psi_memstall_enter(&pflags);
2389         error = filler(file, folio);
2390         if (unlikely(workingset))
2391                 psi_memstall_leave(&pflags);
2392         if (error)
2393                 return error;
2394
2395         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2396         if (error)
2397                 return error;
2398         if (folio_test_uptodate(folio))
2399                 return 0;
2400         if (file)
2401                 shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2402         return -EIO;
2403 }
2404
2405 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2406                 loff_t pos, size_t count, struct folio *folio,
2407                 bool need_uptodate)
2408 {
2409         if (folio_test_uptodate(folio))
2410                 return true;
2411         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2412         if (need_uptodate)
2413                 return false;
2414         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2415                 return false;
2416         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2417                 return false;
2418
2419         if (folio_pos(folio) > pos) {
2420                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2421                 pos = 0;
2422         } else {
2423                 pos -= folio_pos(folio);
2424         }
2425
2426         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2427 }
2428
2429 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2430                 struct address_space *mapping, size_t count,
2431                 struct folio *folio, bool need_uptodate)
2432 {
2433         int error;
2434
2435         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2436                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2437                         return -EAGAIN;
2438         } else {
2439                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2440         }
2441
2442         if (!folio_trylock(folio)) {
2443                 error = -EAGAIN;
2444                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2445                         goto unlock_mapping;
2446                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2447                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2448                         /*
2449                          * This is where we usually end up waiting for a
2450                          * previously submitted readahead to finish.
2451                          */
2452                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2453                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2454                 }
2455                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2456                 if (error)
2457                         goto unlock_mapping;
2458         }
2459
2460         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2461         if (!folio->mapping)
2462                 goto unlock;
2463
2464         error = 0;
2465         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, count, folio,
2466                                    need_uptodate))
2467                 goto unlock;
2468
2469         error = -EAGAIN;
2470         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2471                 goto unlock;
2472
2473         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping->a_ops->read_folio,
2474                         folio);
2475         goto unlock_mapping;
2476 unlock:
2477         folio_unlock(folio);
2478 unlock_mapping:
2479         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2480         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2481                 folio_put(folio);
2482         return error;
2483 }
2484
2485 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2486                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2487                 struct folio_batch *fbatch)
2488 {
2489         struct folio *folio;
2490         int error;
2491
2492         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2493         if (!folio)
2494                 return -ENOMEM;
2495
2496         /*
2497          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2498          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2499          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2500          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2501          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2502          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2503          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2504          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2505          * pages or ->readahead() that need to hold invalidate_lock
2506          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2507          * well to keep locking rules simple.
2508          */
2509         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2510         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2511                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2512         if (error == -EEXIST)
2513                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2514         if (error)
2515                 goto error;
2516
2517         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
2518         if (error)
2519                 goto error;
2520
2521         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2522         folio_batch_add(fbatch, folio);
2523         return 0;
2524 error:
2525         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2526         folio_put(folio);
2527         return error;
2528 }
2529
2530 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2531                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2532                 pgoff_t last_index)
2533 {
2534         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2535
2536         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2537                 return -EAGAIN;
2538         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2539         return 0;
2540 }
2541
2542 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, size_t count,
2543                 struct folio_batch *fbatch, bool need_uptodate)
2544 {
2545         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2546         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2547         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2548         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2549         pgoff_t last_index;
2550         struct folio *folio;
2551         int err = 0;
2552
2553         /* "last_index" is the index of the page beyond the end of the read */
2554         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + count, PAGE_SIZE);
2555 retry:
2556         if (fatal_signal_pending(current))
2557                 return -EINTR;
2558
2559         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2560         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2561                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2562                         return -EAGAIN;
2563                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2564                                 last_index - index);
2565                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2566         }
2567         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2568                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2569                         return -EAGAIN;
2570                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2571                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2572                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2573                         goto retry;
2574                 return err;
2575         }
2576
2577         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2578         if (folio_test_readahead(folio)) {
2579                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2580                 if (err)
2581                         goto err;
2582         }
2583         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2584                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2585                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2586                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2587                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, count, folio,
2588                                           need_uptodate);
2589                 if (err)
2590                         goto err;
2591         }
2592
2593         return 0;
2594 err:
2595         if (err < 0)
2596                 folio_put(folio);
2597         if (likely(--fbatch->nr))
2598                 return 0;
2599         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2600                 goto retry;
2601         return err;
2602 }
2603
2604 static inline bool pos_same_folio(loff_t pos1, loff_t pos2, struct folio *folio)
2605 {
2606         unsigned int shift = folio_shift(folio);
2607
2608         return (pos1 >> shift == pos2 >> shift);
2609 }
2610
2611 /**
2612  * filemap_read - Read data from the page cache.
2613  * @iocb: The iocb to read.
2614  * @iter: Destination for the data.
2615  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2616  *
2617  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2618  * uses the readahead and read_folio address_space operations to fetch it.
2619  *
2620  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2621  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2622  * a negative error number.
2623  */
2624 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2625                 ssize_t already_read)
2626 {
2627         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2628         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2629         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2630         struct inode *inode = mapping->host;
2631         struct folio_batch fbatch;
2632         int i, error = 0;
2633         bool writably_mapped;
2634         loff_t isize, end_offset;
2635
2636         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2637                 return 0;
2638         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2639                 return 0;
2640
2641         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2642         folio_batch_init(&fbatch);
2643
2644         do {
2645                 cond_resched();
2646
2647                 /*
2648                  * If we've already successfully copied some data, then we
2649                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2650                  * an async read NOWAIT at that point.
2651                  */
2652                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2653                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2654
2655                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2656                         break;
2657
2658                 error = filemap_get_pages(iocb, iter->count, &fbatch, false);
2659                 if (error < 0)
2660                         break;
2661
2662                 /*
2663                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2664                  *
2665                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2666                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2667                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2668                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2669                  */
2670                 isize = i_size_read(inode);
2671                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2672                         goto put_folios;
2673                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2674
2675                 /*
2676                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2677                  * cachelines that might be contended:
2678                  */
2679                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2680
2681                 /*
2682                  * When a read accesses the same folio several times, only
2683                  * mark it as accessed the first time.
2684                  */
2685                 if (!pos_same_folio(iocb->ki_pos, ra->prev_pos - 1,
2686                                                         fbatch.folios[0]))
2687                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2688
2689                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2690                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2691                         size_t fsize = folio_size(folio);
2692                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2693                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2694                                              fsize - offset);
2695                         size_t copied;
2696
2697                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2698                                 break;
2699                         if (i > 0)
2700                                 folio_mark_accessed(folio);
2701                         /*
2702                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2703                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2704                          * before reading the folio on the kernel side.
2705                          */
2706                         if (writably_mapped)
2707                                 flush_dcache_folio(folio);
2708
2709                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2710
2711                         already_read += copied;
2712                         iocb->ki_pos += copied;
2713                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2714
2715                         if (copied < bytes) {
2716                                 error = -EFAULT;
2717                                 break;
2718                         }
2719                 }
2720 put_folios:
2721                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2722                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2723                 folio_batch_init(&fbatch);
2724         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2725
2726         file_accessed(filp);
2727
2728         return already_read ? already_read : error;
2729 }
2730 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2731
2732 int kiocb_write_and_wait(struct kiocb *iocb, size_t count)
2733 {
2734         struct address_space *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
2735         loff_t pos = iocb->ki_pos;
2736         loff_t end = pos + count - 1;
2737
2738         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2739                 if (filemap_range_needs_writeback(mapping, pos, end))
2740                         return -EAGAIN;
2741                 return 0;
2742         }
2743
2744         return filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, end);
2745 }
2746
2747 int kiocb_invalidate_pages(struct kiocb *iocb, size_t count)
2748 {
2749         struct address_space *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
2750         loff_t pos = iocb->ki_pos;
2751         loff_t end = pos + count - 1;
2752         int ret;
2753
2754         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2755                 /* we could block if there are any pages in the range */
2756                 if (filemap_range_has_page(mapping, pos, end))
2757                         return -EAGAIN;
2758         } else {
2759                 ret = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, end);
2760                 if (ret)
2761                         return ret;
2762         }
2763
2764         /*
2765          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
2766          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
2767          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
2768          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
2769          */
2770         return invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT,
2771                                              end >> PAGE_SHIFT);
2772 }
2773
2774 /**
2775  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2776  * @iocb:       kernel I/O control block
2777  * @iter:       destination for the data read
2778  *
2779  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2780  * that can use the page cache directly.
2781  *
2782  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2783  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2784  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2785  *
2786  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2787  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2788  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2789  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2790  *
2791  * Return:
2792  * * number of bytes copied, even for partial reads
2793  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2794  */
2795 ssize_t
2796 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2797 {
2798         size_t count = iov_iter_count(iter);
2799         ssize_t retval = 0;
2800
2801         if (!count)
2802                 return 0; /* skip atime */
2803
2804         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2805                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2806                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2807                 struct inode *inode = mapping->host;
2808
2809                 retval = kiocb_write_and_wait(iocb, count);
2810                 if (retval < 0)
2811                         return retval;
2812                 file_accessed(file);
2813
2814                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2815                 if (retval >= 0) {
2816                         iocb->ki_pos += retval;
2817                         count -= retval;
2818                 }
2819                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2820                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2821
2822                 /*
2823                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2824                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2825                  * we've already read everything we wanted to, or if
2826                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2827                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2828                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2829                  * DAX files, so don't bother trying.
2830                  */
2831                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2832                         return retval;
2833                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2834                         return retval;
2835         }
2836
2837         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2838 }
2839 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2840
2841 /*
2842  * Splice subpages from a folio into a pipe.
2843  */
2844 size_t splice_folio_into_pipe(struct pipe_inode_info *pipe,
2845                               struct folio *folio, loff_t fpos, size_t size)
2846 {
2847         struct page *page;
2848         size_t spliced = 0, offset = offset_in_folio(folio, fpos);
2849
2850         page = folio_page(folio, offset / PAGE_SIZE);
2851         size = min(size, folio_size(folio) - offset);
2852         offset %= PAGE_SIZE;
2853
2854         while (spliced < size &&
2855                !pipe_full(pipe->head, pipe->tail, pipe->max_usage)) {
2856                 struct pipe_buffer *buf = pipe_head_buf(pipe);
2857                 size_t part = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size - spliced);
2858
2859                 *buf = (struct pipe_buffer) {
2860                         .ops    = &page_cache_pipe_buf_ops,
2861                         .page   = page,
2862                         .offset = offset,
2863                         .len    = part,
2864                 };
2865                 folio_get(folio);
2866                 pipe->head++;
2867                 page++;
2868                 spliced += part;
2869                 offset = 0;
2870         }
2871
2872         return spliced;
2873 }
2874
2875 /**
2876  * filemap_splice_read -  Splice data from a file's pagecache into a pipe
2877  * @in: The file to read from
2878  * @ppos: Pointer to the file position to read from
2879  * @pipe: The pipe to splice into
2880  * @len: The amount to splice
2881  * @flags: The SPLICE_F_* flags
2882  *
2883  * This function gets folios from a file's pagecache and splices them into the
2884  * pipe.  Readahead will be called as necessary to fill more folios.  This may
2885  * be used for blockdevs also.
2886  *
2887  * Return: On success, the number of bytes read will be returned and *@ppos
2888  * will be updated if appropriate; 0 will be returned if there is no more data
2889  * to be read; -EAGAIN will be returned if the pipe had no space, and some
2890  * other negative error code will be returned on error.  A short read may occur
2891  * if the pipe has insufficient space, we reach the end of the data or we hit a
2892  * hole.
2893  */
2894 ssize_t filemap_splice_read(struct file *in, loff_t *ppos,
2895                             struct pipe_inode_info *pipe,
2896                             size_t len, unsigned int flags)
2897 {
2898         struct folio_batch fbatch;
2899         struct kiocb iocb;
2900         size_t total_spliced = 0, used, npages;
2901         loff_t isize, end_offset;
2902         bool writably_mapped;
2903         int i, error = 0;
2904
2905         if (unlikely(*ppos >= in->f_mapping->host->i_sb->s_maxbytes))
2906                 return 0;
2907
2908         init_sync_kiocb(&iocb, in);
2909         iocb.ki_pos = *ppos;
2910
2911         /* Work out how much data we can actually add into the pipe */
2912         used = pipe_occupancy(pipe->head, pipe->tail);
2913         npages = max_t(ssize_t, pipe->max_usage - used, 0);
2914         len = min_t(size_t, len, npages * PAGE_SIZE);
2915
2916         folio_batch_init(&fbatch);
2917
2918         do {
2919                 cond_resched();
2920
2921                 if (*ppos >= i_size_read(in->f_mapping->host))
2922                         break;
2923
2924                 iocb.ki_pos = *ppos;
2925                 error = filemap_get_pages(&iocb, len, &fbatch, true);
2926                 if (error < 0)
2927                         break;
2928
2929                 /*
2930                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2931                  *
2932                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2933                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2934                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2935                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2936                  */
2937                 isize = i_size_read(in->f_mapping->host);
2938                 if (unlikely(*ppos >= isize))
2939                         break;
2940                 end_offset = min_t(loff_t, isize, *ppos + len);
2941
2942                 /*
2943                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2944                  * cachelines that might be contended:
2945                  */
2946                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(in->f_mapping);
2947
2948                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2949                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2950                         size_t n;
2951
2952                         if (folio_pos(folio) >= end_offset)
2953                                 goto out;
2954                         folio_mark_accessed(folio);
2955
2956                         /*
2957                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2958                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2959                          * before reading the folio on the kernel side.
2960                          */
2961                         if (writably_mapped)
2962                                 flush_dcache_folio(folio);
2963
2964                         n = min_t(loff_t, len, isize - *ppos);
2965                         n = splice_folio_into_pipe(pipe, folio, *ppos, n);
2966                         if (!n)
2967                                 goto out;
2968                         len -= n;
2969                         total_spliced += n;
2970                         *ppos += n;
2971                         in->f_ra.prev_pos = *ppos;
2972                         if (pipe_full(pipe->head, pipe->tail, pipe->max_usage))
2973                                 goto out;
2974                 }
2975
2976                 folio_batch_release(&fbatch);
2977         } while (len);
2978
2979 out:
2980         folio_batch_release(&fbatch);
2981         file_accessed(in);
2982
2983         return total_spliced ? total_spliced : error;
2984 }
2985 EXPORT_SYMBOL(filemap_splice_read);
2986
2987 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2988                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2989                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2990 {
2991         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2992         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2993
2994         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2995                 return seek_data ? start : end;
2996         if (!ops->is_partially_uptodate)
2997                 return seek_data ? end : start;
2998
2999         xas_pause(xas);
3000         rcu_read_unlock();
3001         folio_lock(folio);
3002         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
3003                 goto unlock;
3004
3005         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
3006
3007         do {
3008                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
3009                                                         seek_data)
3010                         break;
3011                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
3012                 offset += bsz;
3013         } while (offset < folio_size(folio));
3014 unlock:
3015         folio_unlock(folio);
3016         rcu_read_lock();
3017         return start;
3018 }
3019
3020 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
3021 {
3022         if (xa_is_value(folio))
3023                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
3024         return folio_size(folio);
3025 }
3026
3027 /**
3028  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
3029  * @mapping: Address space to search.
3030  * @start: First byte to consider.
3031  * @end: Limit of search (exclusive).
3032  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
3033  *
3034  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
3035  * contain data, your filesystem can use this function to implement
3036  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
3037  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
3038  * unwritten extents.
3039  *
3040  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
3041  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
3042  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
3043  * and @end contain data.
3044  */
3045 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
3046                 loff_t end, int whence)
3047 {
3048         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
3049         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
3050         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
3051         struct folio *folio;
3052
3053         if (end <= start)
3054                 return -ENXIO;
3055
3056         rcu_read_lock();
3057         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
3058                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
3059                 size_t seek_size;
3060
3061                 if (start < pos) {
3062                         if (!seek_data)
3063                                 goto unlock;
3064                         start = pos;
3065                 }
3066
3067                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
3068                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
3069                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
3070                                 seek_data);
3071                 if (start < pos)
3072                         goto unlock;
3073                 if (start >= end)
3074                         break;
3075                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
3076                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
3077                 if (!xa_is_value(folio))
3078                         folio_put(folio);
3079         }
3080         if (seek_data)
3081                 start = -ENXIO;
3082 unlock:
3083         rcu_read_unlock();
3084         if (folio && !xa_is_value(folio))
3085                 folio_put(folio);
3086         if (start > end)
3087                 return end;
3088         return start;
3089 }
3090
3091 #ifdef CONFIG_MMU
3092 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
3093 /*
3094  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
3095  * @vmf - the vm_fault for this fault.
3096  * @folio - the folio to lock.
3097  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
3098  *
3099  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
3100  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
3101  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
3102  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
3103  * needs to be fput()'ed at a later point.
3104  */
3105 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
3106                                      struct file **fpin)
3107 {
3108         if (folio_trylock(folio))
3109                 return 1;
3110
3111         /*
3112          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
3113          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
3114          * is supposed to work. We have way too many special cases..
3115          */
3116         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
3117                 return 0;
3118
3119         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
3120         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
3121                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
3122                         /*
3123                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
3124                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
3125                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
3126                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
3127                          */
3128                         if (*fpin == NULL)
3129                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
3130                         return 0;
3131                 }
3132         } else
3133                 __folio_lock(folio);
3134
3135         return 1;
3136 }
3137
3138 /*
3139  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
3140  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
3141  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
3142  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
3143  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
3144  */
3145 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
3146 {
3147         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3148         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3149         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3150         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
3151         struct file *fpin = NULL;
3152         unsigned long vm_flags = vmf->vma->vm_flags;
3153         unsigned int mmap_miss;
3154
3155 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3156         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3157         if (vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3158                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3159                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3160                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3161                 /*
3162                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3163                  * readahead, unless we've been told not to.
3164                  */
3165                 if (!(vm_flags & VM_RAND_READ))
3166                         ra->size *= 2;
3167                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3168                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3169                 return fpin;
3170         }
3171 #endif
3172
3173         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3174         if (vm_flags & VM_RAND_READ)
3175                 return fpin;
3176         if (!ra->ra_pages)
3177                 return fpin;
3178
3179         if (vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3180                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3181                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3182                 return fpin;
3183         }
3184
3185         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3186         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3187         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3188                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3189
3190         /*
3191          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3192          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3193          */
3194         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3195                 return fpin;
3196
3197         /*
3198          * mmap read-around
3199          */
3200         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3201         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3202         ra->size = ra->ra_pages;
3203         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3204         ractl._index = ra->start;
3205         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3206         return fpin;
3207 }
3208
3209 /*
3210  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3211  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3212  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3213  */
3214 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3215                                             struct folio *folio)
3216 {
3217         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3218         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3219         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3220         struct file *fpin = NULL;
3221         unsigned int mmap_miss;
3222
3223         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3224         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3225                 return fpin;
3226
3227         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3228         if (mmap_miss)
3229                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3230
3231         if (folio_test_readahead(folio)) {
3232                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3233                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3234         }
3235         return fpin;
3236 }
3237
3238 /**
3239  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3240  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3241  *
3242  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3243  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3244  *
3245  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3246  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3247  * having a lot of duplicated code.
3248  *
3249  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3250  *
3251  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3252  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3253  *
3254  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3255  * has not been released.
3256  *
3257  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3258  *
3259  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3260  */
3261 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3262 {
3263         int error;
3264         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3265         struct file *fpin = NULL;
3266         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3267         struct inode *inode = mapping->host;
3268         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3269         struct folio *folio;
3270         vm_fault_t ret = 0;
3271         bool mapping_locked = false;
3272
3273         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3274         if (unlikely(index >= max_idx))
3275                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3276
3277         /*
3278          * Do we have something in the page cache already?
3279          */
3280         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3281         if (likely(!IS_ERR(folio))) {
3282                 /*
3283                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3284                  * the lock.
3285                  */
3286                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3287                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3288                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3289                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3290                         mapping_locked = true;
3291                 }
3292         } else {
3293                 /* No page in the page cache at all */
3294                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3295                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3296                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3297                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3298 retry_find:
3299                 /*
3300                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3301                  * invalidate_lock
3302                  */
3303                 if (!mapping_locked) {
3304                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3305                         mapping_locked = true;
3306                 }
3307                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3308                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3309                                           vmf->gfp_mask);
3310                 if (IS_ERR(folio)) {
3311                         if (fpin)
3312                                 goto out_retry;
3313                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3314                         return VM_FAULT_OOM;
3315                 }
3316         }
3317
3318         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3319                 goto out_retry;
3320
3321         /* Did it get truncated? */
3322         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3323                 folio_unlock(folio);
3324                 folio_put(folio);
3325                 goto retry_find;
3326         }
3327         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3328
3329         /*
3330          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3331          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3332          */
3333         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3334                 /*
3335                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3336                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3337                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3338                  * try again.
3339                  */
3340                 if (!mapping_locked) {
3341                         folio_unlock(folio);
3342                         folio_put(folio);
3343                         goto retry_find;
3344                 }
3345                 goto page_not_uptodate;
3346         }
3347
3348         /*
3349          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3350          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3351          * redo the fault.
3352          */
3353         if (fpin) {
3354                 folio_unlock(folio);
3355                 goto out_retry;
3356         }
3357         if (mapping_locked)
3358                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3359
3360         /*
3361          * Found the page and have a reference on it.
3362          * We must recheck i_size under page lock.
3363          */
3364         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3365         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3366                 folio_unlock(folio);
3367                 folio_put(folio);
3368                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3369         }
3370
3371         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3372         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3373
3374 page_not_uptodate:
3375         /*
3376          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3377          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3378          * because there really aren't any performance issues here
3379          * and we need to check for errors.
3380          */
3381         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3382         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
3383         if (fpin)
3384                 goto out_retry;
3385         folio_put(folio);
3386
3387         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3388                 goto retry_find;
3389         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3390
3391         return VM_FAULT_SIGBUS;
3392
3393 out_retry:
3394         /*
3395          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3396          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3397          * page.
3398          */
3399         if (!IS_ERR(folio))
3400                 folio_put(folio);
3401         if (mapping_locked)
3402                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3403         if (fpin)
3404                 fput(fpin);
3405         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3406 }
3407 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3408
3409 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
3410                 pgoff_t start)
3411 {
3412         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3413
3414         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3415         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3416                 folio_unlock(folio);
3417                 folio_put(folio);
3418                 return true;
3419         }
3420
3421         if (pmd_none(*vmf->pmd) && folio_test_pmd_mappable(folio)) {
3422                 struct page *page = folio_file_page(folio, start);
3423                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3424                 if (!ret) {
3425                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3426                         folio_unlock(folio);
3427                         return true;
3428                 }
3429         }
3430
3431         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3432                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3433
3434         return false;
3435 }
3436
3437 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3438                                        struct address_space *mapping,
3439                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3440 {
3441         unsigned long max_idx;
3442
3443         do {
3444                 if (!folio)
3445                         return NULL;
3446                 if (xas_retry(xas, folio))
3447                         continue;
3448                 if (xa_is_value(folio))
3449                         continue;
3450                 if (folio_test_locked(folio))
3451                         continue;
3452                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3453                         continue;
3454                 /* Has the page moved or been split? */
3455                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3456                         goto skip;
3457                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3458                         goto skip;
3459                 if (!folio_trylock(folio))
3460                         goto skip;
3461                 if (folio->mapping != mapping)
3462                         goto unlock;
3463                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3464                         goto unlock;
3465                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3466                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3467                         goto unlock;
3468                 return folio;
3469 unlock:
3470                 folio_unlock(folio);
3471 skip:
3472                 folio_put(folio);
3473         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3474
3475         return NULL;
3476 }
3477
3478 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3479                                           struct xa_state *xas,
3480                                           pgoff_t end_pgoff)
3481 {
3482         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3483                                   mapping, xas, end_pgoff);
3484 }
3485
3486 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3487                                          struct xa_state *xas,
3488                                          pgoff_t end_pgoff)
3489 {
3490         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3491                                   mapping, xas, end_pgoff);
3492 }
3493
3494 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3495                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3496 {
3497         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3498         struct file *file = vma->vm_file;
3499         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3500         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3501         unsigned long addr;
3502         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3503         struct folio *folio;
3504         struct page *page;
3505         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3506         vm_fault_t ret = 0;
3507
3508         rcu_read_lock();
3509         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3510         if (!folio)
3511                 goto out;
3512
3513         if (filemap_map_pmd(vmf, folio, start_pgoff)) {
3514                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3515                 goto out;
3516         }
3517
3518         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3519         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3520         if (!vmf->pte) {
3521                 folio_unlock(folio);
3522                 folio_put(folio);
3523                 goto out;
3524         }
3525         do {
3526 again:
3527                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3528                 if (PageHWPoison(page))
3529                         goto unlock;
3530
3531                 if (mmap_miss > 0)
3532                         mmap_miss--;
3533
3534                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3535                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3536                 last_pgoff = xas.xa_index;
3537
3538                 /*
3539                  * NOTE: If there're PTE markers, we'll leave them to be
3540                  * handled in the specific fault path, and it'll prohibit the
3541                  * fault-around logic.
3542                  */
3543                 if (!pte_none(ptep_get(vmf->pte)))
3544                         goto unlock;
3545
3546                 /* We're about to handle the fault */
3547                 if (vmf->address == addr)
3548                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3549
3550                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3551                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3552                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3553                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3554                         xas.xa_index++;
3555                         folio_ref_inc(folio);
3556                         goto again;
3557                 }
3558                 folio_unlock(folio);
3559                 continue;
3560 unlock:
3561                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3562                         xas.xa_index++;
3563                         goto again;
3564                 }
3565                 folio_unlock(folio);
3566                 folio_put(folio);
3567         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3568         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3569 out:
3570         rcu_read_unlock();
3571         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3572         return ret;
3573 }
3574 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3575
3576 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3577 {
3578         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3579         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3580         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3581
3582         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3583         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3584         folio_lock(folio);
3585         if (folio->mapping != mapping) {
3586                 folio_unlock(folio);
3587                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3588                 goto out;
3589         }
3590         /*
3591          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3592          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3593          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3594          */
3595         folio_mark_dirty(folio);
3596         folio_wait_stable(folio);
3597 out:
3598         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3599         return ret;
3600 }
3601
3602 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3603         .fault          = filemap_fault,
3604         .map_pages      = filemap_map_pages,
3605         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3606 };
3607
3608 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3609
3610 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3611 {
3612         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3613
3614         if (!mapping->a_ops->read_folio)
3615                 return -ENOEXEC;
3616         file_accessed(file);
3617         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3618         return 0;
3619 }
3620
3621 /*
3622  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3623  */
3624 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3625 {
3626         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3627                 return -EINVAL;
3628         return generic_file_mmap(file, vma);
3629 }
3630 #else
3631 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3632 {
3633         return VM_FAULT_SIGBUS;
3634 }
3635 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3636 {
3637         return -ENOSYS;
3638 }
3639 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3640 {
3641         return -ENOSYS;
3642 }
3643 #endif /* CONFIG_MMU */
3644
3645 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3646 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3647 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3648
3649 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3650                 pgoff_t index, filler_t filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3651 {
3652         struct folio *folio;
3653         int err;
3654
3655         if (!filler)
3656                 filler = mapping->a_ops->read_folio;
3657 repeat:
3658         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3659         if (IS_ERR(folio)) {
3660                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3661                 if (!folio)
3662                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3663                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3664                 if (unlikely(err)) {
3665                         folio_put(folio);
3666                         if (err == -EEXIST)
3667                                 goto repeat;
3668                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3669                         return ERR_PTR(err);
3670                 }
3671
3672                 goto filler;
3673         }
3674         if (folio_test_uptodate(folio))
3675                 goto out;
3676
3677         if (!folio_trylock(folio)) {
3678                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3679                 goto repeat;
3680         }
3681
3682         /* Folio was truncated from mapping */
3683         if (!folio->mapping) {
3684                 folio_unlock(folio);
3685                 folio_put(folio);
3686                 goto repeat;
3687         }
3688
3689         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3690         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3691                 folio_unlock(folio);
3692                 goto out;
3693         }
3694
3695 filler:
3696         err = filemap_read_folio(file, filler, folio);
3697         if (err) {
3698                 folio_put(folio);
3699                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3700                         goto repeat;
3701                 return ERR_PTR(err);
3702         }
3703
3704 out:
3705         folio_mark_accessed(folio);
3706         return folio;
3707 }
3708
3709 /**
3710  * read_cache_folio - Read into page cache, fill it if needed.
3711  * @mapping: The address_space to read from.
3712  * @index: The index to read.
3713  * @filler: Function to perform the read, or NULL to use aops->read_folio().
3714  * @file: Passed to filler function, may be NULL if not required.
3715  *
3716  * Read one page into the page cache.  If it succeeds, the folio returned
3717  * will contain @index, but it may not be the first page of the folio.
3718  *
3719  * If the filler function returns an error, it will be returned to the
3720  * caller.
3721  *
3722  * Context: May sleep.  Expects mapping->invalidate_lock to be held.
3723  * Return: An uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3724  */
3725 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3726                 filler_t filler, struct file *file)
3727 {
3728         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file,
3729                         mapping_gfp_mask(mapping));
3730 }
3731 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3732
3733 /**
3734  * mapping_read_folio_gfp - Read into page cache, using specified allocation flags.
3735  * @mapping:    The address_space for the folio.
3736  * @index:      The index that the allocated folio will contain.
3737  * @gfp:        The page allocator flags to use if allocating.
3738  *
3739  * This is the same as "read_cache_folio(mapping, index, NULL, NULL)", but with
3740  * any new memory allocations done using the specified allocation flags.
3741  *
3742  * The most likely error from this function is EIO, but ENOMEM is
3743  * possible and so is EINTR.  If ->read_folio returns another error,
3744  * that will be returned to the caller.
3745  *
3746  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3747  *
3748  * Return: Uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3749  */
3750 struct folio *mapping_read_folio_gfp(struct address_space *mapping,
3751                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
3752 {
3753         return do_read_cache_folio(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3754 }
3755 EXPORT_SYMBOL(mapping_read_folio_gfp);
3756
3757 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3758                 pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3759 {
3760         struct folio *folio;
3761
3762         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file, gfp);
3763         if (IS_ERR(folio))
3764                 return &folio->page;
3765         return folio_file_page(folio, index);
3766 }
3767
3768 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3769                         pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file)
3770 {
3771         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, file,
3772                         mapping_gfp_mask(mapping));
3773 }
3774 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3775
3776 /**
3777  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3778  * @mapping:    the page's address_space
3779  * @index:      the page index
3780  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3781  *
3782  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3783  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3784  *
3785  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3786  *
3787  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3788  *
3789  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3790  */
3791 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3792                                 pgoff_t index,
3793                                 gfp_t gfp)
3794 {
3795         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3796 }
3797 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3798
3799 /*
3800  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3801  */
3802 static void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3803 {
3804         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3805         char pathname[128];
3806         char *path;
3807
3808         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3809         if (__ratelimit(&_rs)) {
3810                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3811                 if (IS_ERR(path))
3812                         path = "(unknown)";
3813                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3814                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3815                         current->comm);
3816         }
3817 }
3818
3819 void kiocb_invalidate_post_direct_write(struct kiocb *iocb, size_t count)
3820 {
3821         struct address_space *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
3822
3823         if (mapping->nrpages &&
3824             invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3825                         iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT,
3826                         (iocb->ki_pos + count - 1) >> PAGE_SHIFT))
3827                 dio_warn_stale_pagecache(iocb->ki_filp);
3828 }
3829
3830 ssize_t
3831 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3832 {
3833         struct address_space *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
3834         size_t write_len = iov_iter_count(from);
3835         ssize_t written;
3836
3837         /*
3838          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3839          * to buffered write.
3840          */
3841         written = kiocb_invalidate_pages(iocb, write_len);
3842         if (written) {
3843                 if (written == -EBUSY)
3844                         return 0;
3845                 return written;
3846         }
3847
3848         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3849
3850         /*
3851          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3852          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3853          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3854          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3855          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3856          * fails, tough, the write still worked...
3857          *
3858          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3859          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3860          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3861          * them by removing it completely.
3862          *
3863          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3864          *
3865          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3866          */
3867         if (written > 0) {
3868                 struct inode *inode = mapping->host;
3869                 loff_t pos = iocb->ki_pos;
3870
3871                 kiocb_invalidate_post_direct_write(iocb, written);
3872                 pos += written;
3873                 write_len -= written;
3874                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3875                         i_size_write(inode, pos);
3876                         mark_inode_dirty(inode);
3877                 }
3878                 iocb->ki_pos = pos;
3879         }
3880         if (written != -EIOCBQUEUED)
3881                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3882         return written;
3883 }
3884 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3885
3886 ssize_t generic_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
3887 {
3888         struct file *file = iocb->ki_filp;
3889         loff_t pos = iocb->ki_pos;
3890         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3891         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3892         long status = 0;
3893         ssize_t written = 0;
3894
3895         do {
3896                 struct page *page;
3897                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3898                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3899                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3900                 void *fsdata = NULL;
3901
3902                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3903                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3904                                                 iov_iter_count(i));
3905
3906 again:
3907                 /*
3908                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3909                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3910                  * same page as we're writing to, without it being marked
3911                  * up-to-date.
3912                  */
3913                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
3914                         status = -EFAULT;
3915                         break;
3916                 }
3917
3918                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3919                         status = -EINTR;
3920                         break;
3921                 }
3922
3923                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes,
3924                                                 &page, &fsdata);
3925                 if (unlikely(status < 0))
3926                         break;
3927
3928                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3929                         flush_dcache_page(page);
3930
3931                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3932                 flush_dcache_page(page);
3933
3934                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3935                                                 page, fsdata);
3936                 if (unlikely(status != copied)) {
3937                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3938                         if (unlikely(status < 0))
3939                                 break;
3940                 }
3941                 cond_resched();
3942
3943                 if (unlikely(status == 0)) {
3944                         /*
3945                          * A short copy made ->write_end() reject the
3946                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3947                          * halfway through, might be a race with munmap,
3948                          * might be severe memory pressure.
3949                          */
3950                         if (copied)
3951                                 bytes = copied;
3952                         goto again;
3953                 }
3954                 pos += status;
3955                 written += status;
3956
3957                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3958         } while (iov_iter_count(i));
3959
3960         if (!written)
3961                 return status;
3962         iocb->ki_pos += written;
3963         return written;
3964 }
3965 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3966
3967 /**
3968  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3969  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3970  * @from:       iov_iter with data to write
3971  *
3972  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3973  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3974  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3975  * do direct IO or a standard buffered write.
3976  *
3977  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3978  * object which does not need locking at all.
3979  *
3980  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3981  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3982  * avoid syncing under i_rwsem.
3983  *
3984  * Return:
3985  * * number of bytes written, even for truncated writes
3986  * * negative error code if no data has been written at all
3987  */
3988 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3989 {
3990         struct file *file = iocb->ki_filp;
3991         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3992         struct inode *inode = mapping->host;
3993         ssize_t ret;
3994
3995         ret = file_remove_privs(file);
3996         if (ret)
3997                 return ret;
3998
3999         ret = file_update_time(file);
4000         if (ret)
4001                 return ret;
4002
4003         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
4004                 ret = generic_file_direct_write(iocb, from);
4005                 /*
4006                  * If the write stopped short of completing, fall back to
4007                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
4008                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
4009                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
4010                  * page-cache pages correctly).
4011                  */
4012                 if (ret < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
4013                         return ret;
4014                 return direct_write_fallback(iocb, from, ret,
4015                                 generic_perform_write(iocb, from));
4016         }
4017
4018         return generic_perform_write(iocb, from);
4019 }
4020 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
4021
4022 /**
4023  * generic_file_write_iter - write data to a file
4024  * @iocb:       IO state structure
4025  * @from:       iov_iter with data to write
4026  *
4027  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
4028  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
4029  * and acquires i_rwsem as needed.
4030  * Return:
4031  * * negative error code if no data has been written at all of
4032  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
4033  * * number of bytes written, even for truncated writes
4034  */
4035 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
4036 {
4037         struct file *file = iocb->ki_filp;
4038         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
4039         ssize_t ret;
4040
4041         inode_lock(inode);
4042         ret = generic_write_checks(iocb, from);
4043         if (ret > 0)
4044                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
4045         inode_unlock(inode);
4046
4047         if (ret > 0)
4048                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
4049         return ret;
4050 }
4051 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
4052
4053 /**
4054  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
4055  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
4056  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
4057  *
4058  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
4059  * (presumably at folio->private).
4060  *
4061  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
4062  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
4063  *
4064  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
4065  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
4066  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
4067  *
4068  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
4069  */
4070 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
4071 {
4072         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
4073
4074         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
4075         if (folio_test_writeback(folio))
4076                 return false;
4077
4078         if (mapping && mapping->a_ops->release_folio)
4079                 return mapping->a_ops->release_folio(folio, gfp);
4080         return try_to_free_buffers(folio);
4081 }
4082 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);
4083
4084 #ifdef CONFIG_CACHESTAT_SYSCALL
4085 /**
4086  * filemap_cachestat() - compute the page cache statistics of a mapping
4087  * @mapping:    The mapping to compute the statistics for.
4088  * @first_index:        The starting page cache index.
4089  * @last_index: The final page index (inclusive).
4090  * @cs: the cachestat struct to write the result to.
4091  *
4092  * This will query the page cache statistics of a mapping in the
4093  * page range of [first_index, last_index] (inclusive). The statistics
4094  * queried include: number of dirty pages, number of pages marked for
4095  * writeback, and the number of (recently) evicted pages.
4096  */
4097 static void filemap_cachestat(struct address_space *mapping,
4098                 pgoff_t first_index, pgoff_t last_index, struct cachestat *cs)
4099 {
4100         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, first_index);
4101         struct folio *folio;
4102
4103         rcu_read_lock();
4104         xas_for_each(&xas, folio, last_index) {
4105                 unsigned long nr_pages;
4106                 pgoff_t folio_first_index, folio_last_index;
4107
4108                 if (xas_retry(&xas, folio))
4109                         continue;
4110
4111                 if (xa_is_value(folio)) {
4112                         /* page is evicted */
4113                         void *shadow = (void *)folio;
4114                         bool workingset; /* not used */
4115                         int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
4116
4117                         nr_pages = 1 << order;
4118                         folio_first_index = round_down(xas.xa_index, 1 << order);
4119                         folio_last_index = folio_first_index + nr_pages - 1;
4120
4121                         /* Folios might straddle the range boundaries, only count covered pages */
4122                         if (folio_first_index < first_index)
4123                                 nr_pages -= first_index - folio_first_index;
4124
4125                         if (folio_last_index > last_index)
4126                                 nr_pages -= folio_last_index - last_index;
4127
4128                         cs->nr_evicted += nr_pages;
4129
4130 #ifdef CONFIG_SWAP /* implies CONFIG_MMU */
4131                         if (shmem_mapping(mapping)) {
4132                                 /* shmem file - in swap cache */
4133                                 swp_entry_t swp = radix_to_swp_entry(folio);
4134
4135                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(swp);
4136                         }
4137 #endif
4138                         if (workingset_test_recent(shadow, true, &workingset))
4139                                 cs->nr_recently_evicted += nr_pages;
4140
4141                         goto resched;
4142                 }
4143
4144                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
4145                 folio_first_index = folio_pgoff(folio);
4146                 folio_last_index = folio_first_index + nr_pages - 1;
4147
4148                 /* Folios might straddle the range boundaries, only count covered pages */
4149                 if (folio_first_index < first_index)
4150                         nr_pages -= first_index - folio_first_index;
4151
4152                 if (folio_last_index > last_index)
4153                         nr_pages -= folio_last_index - last_index;
4154
4155                 /* page is in cache */
4156                 cs->nr_cache += nr_pages;
4157
4158                 if (folio_test_dirty(folio))
4159                         cs->nr_dirty += nr_pages;
4160
4161                 if (folio_test_writeback(folio))
4162                         cs->nr_writeback += nr_pages;
4163
4164 resched:
4165                 if (need_resched()) {
4166                         xas_pause(&xas);
4167                         cond_resched_rcu();
4168                 }
4169         }
4170         rcu_read_unlock();
4171 }
4172
4173 /*
4174  * The cachestat(2) system call.
4175  *
4176  * cachestat() returns the page cache statistics of a file in the
4177  * bytes range specified by `off` and `len`: number of cached pages,
4178  * number of dirty pages, number of pages marked for writeback,
4179  * number of evicted pages, and number of recently evicted pages.
4180  *
4181  * An evicted page is a page that is previously in the page cache
4182  * but has been evicted since. A page is recently evicted if its last
4183  * eviction was recent enough that its reentry to the cache would
4184  * indicate that it is actively being used by the system, and that
4185  * there is memory pressure on the system.
4186  *
4187  * `off` and `len` must be non-negative integers. If `len` > 0,
4188  * the queried range is [`off`, `off` + `len`]. If `len` == 0,
4189  * we will query in the range from `off` to the end of the file.
4190  *
4191  * The `flags` argument is unused for now, but is included for future
4192  * extensibility. User should pass 0 (i.e no flag specified).
4193  *
4194  * Currently, hugetlbfs is not supported.
4195  *
4196  * Because the status of a page can change after cachestat() checks it
4197  * but before it returns to the application, the returned values may
4198  * contain stale information.
4199  *
4200  * return values:
4201  *  zero        - success
4202  *  -EFAULT     - cstat or cstat_range points to an illegal address
4203  *  -EINVAL     - invalid flags
4204  *  -EBADF      - invalid file descriptor
4205  *  -EOPNOTSUPP - file descriptor is of a hugetlbfs file
4206  */
4207 SYSCALL_DEFINE4(cachestat, unsigned int, fd,
4208                 struct cachestat_range __user *, cstat_range,
4209                 struct cachestat __user *, cstat, unsigned int, flags)
4210 {
4211         struct fd f = fdget(fd);
4212         struct address_space *mapping;
4213         struct cachestat_range csr;
4214         struct cachestat cs;
4215         pgoff_t first_index, last_index;
4216
4217         if (!f.file)
4218                 return -EBADF;
4219
4220         if (copy_from_user(&csr, cstat_range,
4221                         sizeof(struct cachestat_range))) {
4222                 fdput(f);
4223                 return -EFAULT;
4224         }
4225
4226         /* hugetlbfs is not supported */
4227         if (is_file_hugepages(f.file)) {
4228                 fdput(f);
4229                 return -EOPNOTSUPP;
4230         }
4231
4232         if (flags != 0) {
4233                 fdput(f);
4234                 return -EINVAL;
4235         }
4236
4237         first_index = csr.off >> PAGE_SHIFT;
4238         last_index =
4239                 csr.len == 0 ? ULONG_MAX : (csr.off + csr.len - 1) >> PAGE_SHIFT;
4240         memset(&cs, 0, sizeof(struct cachestat));
4241         mapping = f.file->f_mapping;
4242         filemap_cachestat(mapping, first_index, last_index, &cs);
4243         fdput(f);
4244
4245         if (copy_to_user(cstat, &cs, sizeof(struct cachestat)))
4246                 return -EFAULT;
4247
4248         return 0;
4249 }
4250 #endif /* CONFIG_CACHESTAT_SYSCALL */