Merge tag 'pinctrl-v6.3-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linusw...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/mman.h>
26 #include <linux/pagemap.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/uio.h>
29 #include <linux/error-injection.h>
30 #include <linux/hash.h>
31 #include <linux/writeback.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/shmem_fs.h>
39 #include <linux/rmap.h>
40 #include <linux/delayacct.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/ramfs.h>
43 #include <linux/page_idle.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->block_dirty_folio)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_rwsem
80  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
81  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
82  *
83  *  ->mmap_lock
84  *    ->i_mmap_rwsem
85  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
86  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
90  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
91  *
92  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
93  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
94  *
95  *  bdi->wb.list_lock
96  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
97  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
98  *
99  *  ->i_mmap_rwsem
100  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
101  *
102  *  ->anon_vma.lock
103  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
104  *
105  *  ->page_table_lock or pte_lock
106  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
107  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
108  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
109  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
110  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
111  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
114  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
115  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
116  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
117  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
118  *    ->private_lock            (zap_pte_range->block_dirty_folio)
119  *
120  * ->i_mmap_rwsem
121  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
122  */
123
124 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
125                                    struct folio *folio, void *shadow)
126 {
127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
128         long nr = 1;
129
130         mapping_set_update(&xas, mapping);
131
132         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
133         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
134                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
135                 nr = folio_nr_pages(folio);
136         }
137
138         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         folio->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
149                 struct folio *folio)
150 {
151         long nr;
152
153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
155                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
156                          current->comm, folio_pfn(folio));
157                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
158                 dump_stack();
159                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
160
161                 if (mapping_exiting(mapping) && !folio_test_large(folio)) {
162                         int mapcount = page_mapcount(&folio->page);
163
164                         if (folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
165                                 /*
166                                  * All vmas have already been torn down, so it's
167                                  * a good bet that actually the page is unmapped
168                                  * and we'd rather not leak it: if we're wrong,
169                                  * another bad page check should catch it later.
170                                  */
171                                 page_mapcount_reset(&folio->page);
172                                 folio_ref_sub(folio, mapcount);
173                         }
174                 }
175         }
176
177         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
178         if (folio_test_hugetlb(folio))
179                 return;
180
181         nr = folio_nr_pages(folio);
182
183         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
184         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
185                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
186                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
187                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
188         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
189                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
190                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
191         }
192
193         /*
194          * At this point folio must be either written or cleaned by
195          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
196          * unwritten data - on ordinary filesystems.
197          *
198          * But it's harmless on in-memory filesystems like tmpfs; and can
199          * occur when a driver which did get_user_pages() sets page dirty
200          * before putting it, while the inode is being finally evicted.
201          *
202          * Below fixes dirty accounting after removing the folio entirely
203          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
204          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
205          * buddy allocator.
206          */
207         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio) &&
208                          mapping_can_writeback(mapping)))
209                 folio_account_cleaned(folio, inode_to_wb(mapping->host));
210 }
211
212 /*
213  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
214  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
215  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
216  */
217 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
218 {
219         struct address_space *mapping = folio->mapping;
220
221         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
222         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
223         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
224 }
225
226 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
227 {
228         void (*free_folio)(struct folio *);
229         int refs = 1;
230
231         free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
232         if (free_folio)
233                 free_folio(folio);
234
235         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
236                 refs = folio_nr_pages(folio);
237         folio_put_refs(folio, refs);
238 }
239
240 /**
241  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
242  * @folio: The folio.
243  *
244  * This must be called only on folios that are locked and have been
245  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
246  * the free list because the caller has a reference on the page.
247  */
248 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
249 {
250         struct address_space *mapping = folio->mapping;
251
252         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
253         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
254         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
255         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
256         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
257         if (mapping_shrinkable(mapping))
258                 inode_add_lru(mapping->host);
259         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
260
261         filemap_free_folio(mapping, folio);
262 }
263
264 /*
265  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
266  * @mapping: the mapping to which folios belong
267  * @fbatch: batch of folios to delete
268  *
269  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
270  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
271  * by page index and is optimised for it to be dense.
272  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
273  * modified).
274  *
275  * The function expects the i_pages lock to be held.
276  */
277 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
278                              struct folio_batch *fbatch)
279 {
280         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
281         long total_pages = 0;
282         int i = 0;
283         struct folio *folio;
284
285         mapping_set_update(&xas, mapping);
286         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
287                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
288                         break;
289
290                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
291                 if (xa_is_value(folio))
292                         continue;
293                 /*
294                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
295                  * pages locked so they are protected from being removed.
296                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
297                  * means our page has been removed, which shouldn't be
298                  * possible because we're holding the PageLock.
299                  */
300                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
301                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
302                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
303                         continue;
304                 }
305
306                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
307
308                 folio->mapping = NULL;
309                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
310
311                 i++;
312                 xas_store(&xas, NULL);
313                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
314         }
315         mapping->nrpages -= total_pages;
316 }
317
318 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
319                                   struct folio_batch *fbatch)
320 {
321         int i;
322
323         if (!folio_batch_count(fbatch))
324                 return;
325
326         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
327         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
328         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
329                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
330
331                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
332                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
333         }
334         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
335         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
336         if (mapping_shrinkable(mapping))
337                 inode_add_lru(mapping->host);
338         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
339
340         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
341                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
342 }
343
344 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
345 {
346         int ret = 0;
347         /* Check for outstanding write errors */
348         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
349             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
350                 ret = -ENOSPC;
351         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
352             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
353                 ret = -EIO;
354         return ret;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
357
358 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
359 {
360         /* Check for outstanding write errors */
361         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
362                 return -EIO;
363         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
364                 return -ENOSPC;
365         return 0;
366 }
367
368 /**
369  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
370  * @mapping:    address space structure to write
371  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
372  *
373  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
374  * writeout.
375  *
376  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
377  */
378 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
379                            struct writeback_control *wbc)
380 {
381         int ret;
382
383         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
384             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
385                 return 0;
386
387         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
388         ret = do_writepages(mapping, wbc);
389         wbc_detach_inode(wbc);
390         return ret;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
393
394 /**
395  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
396  * @mapping:    address space structure to write
397  * @start:      offset in bytes where the range starts
398  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
399  * @sync_mode:  enable synchronous operation
400  *
401  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
402  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
403  *
404  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
405  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
406  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
407  * be waited upon, and not just skipped over.
408  *
409  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
410  */
411 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
412                                 loff_t end, int sync_mode)
413 {
414         struct writeback_control wbc = {
415                 .sync_mode = sync_mode,
416                 .nr_to_write = LONG_MAX,
417                 .range_start = start,
418                 .range_end = end,
419         };
420
421         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
422 }
423
424 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
425         int sync_mode)
426 {
427         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
428 }
429
430 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
431 {
432         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
433 }
434 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
435
436 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
437                                 loff_t end)
438 {
439         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
442
443 /**
444  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
445  * @mapping:    target address_space
446  *
447  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
448  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
449  *
450  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
451  */
452 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
453 {
454         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
455 }
456 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
457
458 /**
459  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
460  * @mapping:           address space within which to check
461  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
462  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
463  *
464  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
465  * direct writing in this range will trigger a writeback.
466  *
467  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
468  * %false otherwise.
469  */
470 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
471                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
472 {
473         struct page *page;
474         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
475         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
476
477         if (end_byte < start_byte)
478                 return false;
479
480         rcu_read_lock();
481         for (;;) {
482                 page = xas_find(&xas, max);
483                 if (xas_retry(&xas, page))
484                         continue;
485                 /* Shadow entries don't count */
486                 if (xa_is_value(page))
487                         continue;
488                 /*
489                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
490                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
491                  * there was a page here recently.
492                  */
493                 break;
494         }
495         rcu_read_unlock();
496
497         return page != NULL;
498 }
499 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
500
501 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
502                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
503 {
504         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
505         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
506         struct pagevec pvec;
507         int nr_pages;
508
509         pagevec_init(&pvec);
510         while (index <= end) {
511                 unsigned i;
512
513                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
514                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
515                 if (!nr_pages)
516                         break;
517
518                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
519                         struct page *page = pvec.pages[i];
520
521                         wait_on_page_writeback(page);
522                         ClearPageError(page);
523                 }
524                 pagevec_release(&pvec);
525                 cond_resched();
526         }
527 }
528
529 /**
530  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
531  * @mapping:            address space structure to wait for
532  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
533  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
534  *
535  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
536  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
537  * the address space and return it.
538  *
539  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
540  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
541  * reporting the error.
542  *
543  * Return: error status of the address space.
544  */
545 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
546                             loff_t end_byte)
547 {
548         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
549         return filemap_check_errors(mapping);
550 }
551 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
552
553 /**
554  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
555  * @mapping:            address space structure to wait for
556  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
557  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
558  *
559  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
560  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
561  * this function does not clear error status of the address space.
562  *
563  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
564  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
565  * fsfreeze(8)
566  */
567 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
568                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
569 {
570         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
571         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
572 }
573 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
574
575 /**
576  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
577  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
578  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
579  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
580  *
581  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
582  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
583  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
584  *
585  * Since the error status of the file is advanced by this function,
586  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
587  * reporting the error.
588  *
589  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
590  */
591 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
592 {
593         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
594
595         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
596         return file_check_and_advance_wb_err(file);
597 }
598 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
599
600 /**
601  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
602  * @mapping: address space structure to wait for
603  *
604  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
605  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
606  * does not clear error status of the address space.
607  *
608  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
609  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
610  * fsfreeze(8)
611  *
612  * Return: error status of the address space.
613  */
614 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
615 {
616         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
617         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
618 }
619 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
620
621 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
622 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
623 {
624         return mapping->nrpages;
625 }
626
627 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
628                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
629 {
630         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
631         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
632         struct folio *folio;
633
634         if (end_byte < start_byte)
635                 return false;
636
637         rcu_read_lock();
638         xas_for_each(&xas, folio, max) {
639                 if (xas_retry(&xas, folio))
640                         continue;
641                 if (xa_is_value(folio))
642                         continue;
643                 if (folio_test_dirty(folio) || folio_test_locked(folio) ||
644                                 folio_test_writeback(folio))
645                         break;
646         }
647         rcu_read_unlock();
648         return folio != NULL;
649 }
650 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
651
652 /**
653  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
654  * @mapping:    the address_space for the pages
655  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
656  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
657  *
658  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
659  *
660  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
661  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
662  *
663  * Return: error status of the address space.
664  */
665 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
666                                  loff_t lstart, loff_t lend)
667 {
668         int err = 0, err2;
669
670         if (lend < lstart)
671                 return 0;
672
673         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
674                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
675                                                  WB_SYNC_ALL);
676                 /*
677                  * Even if the above returned error, the pages may be
678                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
679                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
680                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
681                  */
682                 if (err != -EIO)
683                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
684         }
685         err2 = filemap_check_errors(mapping);
686         if (!err)
687                 err = err2;
688         return err;
689 }
690 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
691
692 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
693 {
694         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
695
696         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
697 }
698 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
699
700 /**
701  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
702  *                                 and advance wb_err to current one
703  * @file: struct file on which the error is being reported
704  *
705  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
706  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
707  * since the file was opened if there haven't been any).
708  *
709  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
710  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
711  *
712  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
713  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
714  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
715  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
716  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
717  *
718  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
719  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
720  * the latest value swapped in for this file descriptor.
721  *
722  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
723  */
724 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
725 {
726         int err = 0;
727         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
728         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
729
730         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
731         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
732                 /* Something changed, must use slow path */
733                 spin_lock(&file->f_lock);
734                 old = file->f_wb_err;
735                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
736                                                 &file->f_wb_err);
737                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
738                 spin_unlock(&file->f_lock);
739         }
740
741         /*
742          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
743          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
744          * that the legacy code would have had on these flags.
745          */
746         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
747         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
748         return err;
749 }
750 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
751
752 /**
753  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
754  * @file:       file pointing to address_space with pages
755  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
756  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
757  *
758  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
759  *
760  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
761  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
762  *
763  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
764  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
765  *
766  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
767  */
768 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
769 {
770         int err = 0, err2;
771         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
772
773         if (lend < lstart)
774                 return 0;
775
776         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
777                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
778                                                  WB_SYNC_ALL);
779                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
780                 if (err != -EIO)
781                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
782         }
783         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
784         if (!err)
785                 err = err2;
786         return err;
787 }
788 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
789
790 /**
791  * replace_page_cache_folio - replace a pagecache folio with a new one
792  * @old:        folio to be replaced
793  * @new:        folio to replace with
794  *
795  * This function replaces a folio in the pagecache with a new one.  On
796  * success it acquires the pagecache reference for the new folio and
797  * drops it for the old folio.  Both the old and new folios must be
798  * locked.  This function does not add the new folio to the LRU, the
799  * caller must do that.
800  *
801  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
802  */
803 void replace_page_cache_folio(struct folio *old, struct folio *new)
804 {
805         struct address_space *mapping = old->mapping;
806         void (*free_folio)(struct folio *) = mapping->a_ops->free_folio;
807         pgoff_t offset = old->index;
808         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
809
810         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(old), old);
811         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(new), new);
812         VM_BUG_ON_FOLIO(new->mapping, new);
813
814         folio_get(new);
815         new->mapping = mapping;
816         new->index = offset;
817
818         mem_cgroup_migrate(old, new);
819
820         xas_lock_irq(&xas);
821         xas_store(&xas, new);
822
823         old->mapping = NULL;
824         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
825         if (!folio_test_hugetlb(old))
826                 __lruvec_stat_sub_folio(old, NR_FILE_PAGES);
827         if (!folio_test_hugetlb(new))
828                 __lruvec_stat_add_folio(new, NR_FILE_PAGES);
829         if (folio_test_swapbacked(old))
830                 __lruvec_stat_sub_folio(old, NR_SHMEM);
831         if (folio_test_swapbacked(new))
832                 __lruvec_stat_add_folio(new, NR_SHMEM);
833         xas_unlock_irq(&xas);
834         if (free_folio)
835                 free_folio(old);
836         folio_put(old);
837 }
838 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_folio);
839
840 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
841                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
842 {
843         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
844         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
845         bool charged = false;
846         long nr = 1;
847
848         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
849         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
850         mapping_set_update(&xas, mapping);
851
852         if (!huge) {
853                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
854                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
855                 if (error)
856                         return error;
857                 charged = true;
858                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
859                 nr = folio_nr_pages(folio);
860         }
861
862         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
863         folio_ref_add(folio, nr);
864         folio->mapping = mapping;
865         folio->index = xas.xa_index;
866
867         do {
868                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
869                 void *entry, *old = NULL;
870
871                 if (order > folio_order(folio))
872                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
873                                         order, gfp);
874                 xas_lock_irq(&xas);
875                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
876                         old = entry;
877                         if (!xa_is_value(entry)) {
878                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
879                                 goto unlock;
880                         }
881                 }
882
883                 if (old) {
884                         if (shadowp)
885                                 *shadowp = old;
886                         /* entry may have been split before we acquired lock */
887                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
888                         if (order > folio_order(folio)) {
889                                 /* How to handle large swap entries? */
890                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
891                                 xas_split(&xas, old, order);
892                                 xas_reset(&xas);
893                         }
894                 }
895
896                 xas_store(&xas, folio);
897                 if (xas_error(&xas))
898                         goto unlock;
899
900                 mapping->nrpages += nr;
901
902                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
903                 if (!huge) {
904                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
905                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
906                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
907                                                 NR_FILE_THPS, nr);
908                 }
909 unlock:
910                 xas_unlock_irq(&xas);
911         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
912
913         if (xas_error(&xas))
914                 goto error;
915
916         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
917         return 0;
918 error:
919         if (charged)
920                 mem_cgroup_uncharge(folio);
921         folio->mapping = NULL;
922         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
923         folio_put_refs(folio, nr);
924         return xas_error(&xas);
925 }
926 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
927
928 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
929                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
930 {
931         void *shadow = NULL;
932         int ret;
933
934         __folio_set_locked(folio);
935         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
936         if (unlikely(ret))
937                 __folio_clear_locked(folio);
938         else {
939                 /*
940                  * The folio might have been evicted from cache only
941                  * recently, in which case it should be activated like
942                  * any other repeatedly accessed folio.
943                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
944                  * data from the working set, only to cache data that will
945                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
946                  */
947                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
948                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
949                         workingset_refault(folio, shadow);
950                 folio_add_lru(folio);
951         }
952         return ret;
953 }
954 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
955
956 #ifdef CONFIG_NUMA
957 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
958 {
959         int n;
960         struct folio *folio;
961
962         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
963                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
964                 do {
965                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
966                         n = cpuset_mem_spread_node();
967                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
968                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
969
970                 return folio;
971         }
972         return folio_alloc(gfp, order);
973 }
974 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
975 #endif
976
977 /*
978  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
979  *
980  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
981  *
982  * @mapping1: the first mapping to lock
983  * @mapping2: the second mapping to lock
984  */
985 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
986                                  struct address_space *mapping2)
987 {
988         if (mapping1 > mapping2)
989                 swap(mapping1, mapping2);
990         if (mapping1)
991                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
992         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
993                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
994 }
995 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
996
997 /*
998  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
999  *
1000  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1001  *
1002  * @mapping1: the first mapping to unlock
1003  * @mapping2: the second mapping to unlock
1004  */
1005 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1006                                    struct address_space *mapping2)
1007 {
1008         if (mapping1)
1009                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1010         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1011                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1014
1015 /*
1016  * In order to wait for pages to become available there must be
1017  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1018  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1019  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1020  * become available, and for the woken contexts to check to be
1021  * sure the appropriate page became available, this saves space
1022  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1023  * collisions.
1024  */
1025 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1026 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1027 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1028
1029 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1030 {
1031         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1032 }
1033
1034 void __init pagecache_init(void)
1035 {
1036         int i;
1037
1038         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1039                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1040
1041         page_writeback_init();
1042 }
1043
1044 /*
1045  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1046  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1047  * one.
1048  *
1049  * We have:
1050  *
1051  *  (a) no special bits set:
1052  *
1053  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1054  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1055  *      and remove it from the wait queue.
1056  *
1057  *      Simple and straightforward.
1058  *
1059  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1060  *
1061  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1062  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1063  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1064  *
1065  *      This is the traditional exclusive wait.
1066  *
1067  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1068  *
1069  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1070  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1071  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1072  *      the waiter.
1073  *
1074  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1075  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1076  *      that it now has the lock.
1077  */
1078 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1079 {
1080         unsigned int flags;
1081         struct wait_page_key *key = arg;
1082         struct wait_page_queue *wait_page
1083                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1084
1085         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1086                 return 0;
1087
1088         /*
1089          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1090          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1091          */
1092         flags = wait->flags;
1093         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1094                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1095                         return -1;
1096                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1097                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1098                                 return -1;
1099                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1100                 }
1101         }
1102
1103         /*
1104          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1105          * is waiting for this will be checking the flags without
1106          * any locking.
1107          *
1108          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1109          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1110          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1111          */
1112         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1113         wake_up_state(wait->private, mode);
1114
1115         /*
1116          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1117          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1118          *
1119          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1120          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1121          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1122          * might be de-allocated and the process might even have
1123          * exited.
1124          */
1125         list_del_init_careful(&wait->entry);
1126         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1127 }
1128
1129 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1130 {
1131         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1132         struct wait_page_key key;
1133         unsigned long flags;
1134         wait_queue_entry_t bookmark;
1135
1136         key.folio = folio;
1137         key.bit_nr = bit_nr;
1138         key.page_match = 0;
1139
1140         bookmark.flags = 0;
1141         bookmark.private = NULL;
1142         bookmark.func = NULL;
1143         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1144
1145         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1146         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1147
1148         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1149                 /*
1150                  * Take a breather from holding the lock,
1151                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1152                  * to acquire the lock and remove themselves
1153                  * from wait queue
1154                  */
1155                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1156                 cpu_relax();
1157                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1158                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1159         }
1160
1161         /*
1162          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1163          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1164          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1165          *
1166          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1167          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1168          * but that is not required for correctness.
1169          */
1170         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1171                 folio_clear_waiters(folio);
1172
1173         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1174 }
1175
1176 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1177 {
1178         if (!folio_test_waiters(folio))
1179                 return;
1180         folio_wake_bit(folio, bit);
1181 }
1182
1183 /*
1184  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1185  */
1186 enum behavior {
1187         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1188                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1189                          */
1190         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1191                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1192                          */
1193         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1194                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1195                          */
1196 };
1197
1198 /*
1199  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1200  * if successful.
1201  */
1202 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1203                                         struct wait_queue_entry *wait)
1204 {
1205         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1206                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1207                         return false;
1208         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1209                 return false;
1210
1211         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1212         return true;
1213 }
1214
1215 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1216 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1217
1218 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1219                 int state, enum behavior behavior)
1220 {
1221         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1222         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1223         struct wait_page_queue wait_page;
1224         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1225         bool thrashing = false;
1226         unsigned long pflags;
1227         bool in_thrashing;
1228
1229         if (bit_nr == PG_locked &&
1230             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1231                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1232                 psi_memstall_enter(&pflags);
1233                 thrashing = true;
1234         }
1235
1236         init_wait(wait);
1237         wait->func = wake_page_function;
1238         wait_page.folio = folio;
1239         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1240
1241 repeat:
1242         wait->flags = 0;
1243         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1244                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1245                 if (--unfairness < 0)
1246                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1247         }
1248
1249         /*
1250          * Do one last check whether we can get the
1251          * page bit synchronously.
1252          *
1253          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1254          * to let any waker we _just_ missed know they
1255          * need to wake us up (otherwise they'll never
1256          * even go to the slow case that looks at the
1257          * page queue), and add ourselves to the wait
1258          * queue if we need to sleep.
1259          *
1260          * This part needs to be done under the queue
1261          * lock to avoid races.
1262          */
1263         spin_lock_irq(&q->lock);
1264         folio_set_waiters(folio);
1265         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1266                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1267         spin_unlock_irq(&q->lock);
1268
1269         /*
1270          * From now on, all the logic will be based on
1271          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1272          * see whether the page bit testing has already
1273          * been done by the wake function.
1274          *
1275          * We can drop our reference to the folio.
1276          */
1277         if (behavior == DROP)
1278                 folio_put(folio);
1279
1280         /*
1281          * Note that until the "finish_wait()", or until
1282          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1283          * be very careful with the 'wait->flags', because
1284          * we may race with a waker that sets them.
1285          */
1286         for (;;) {
1287                 unsigned int flags;
1288
1289                 set_current_state(state);
1290
1291                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1292                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1293                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1294                         if (signal_pending_state(state, current))
1295                                 break;
1296
1297                         io_schedule();
1298                         continue;
1299                 }
1300
1301                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1302                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1303                         break;
1304
1305                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1306                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1307                         break;
1308
1309                 /*
1310                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1311                  * try to get it ourselves.
1312                  *
1313                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1314                  */
1315                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1316                         goto repeat;
1317
1318                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1319                 break;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1324          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1325          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1326          * to do it here would be difficult and prone to races.
1327          */
1328         finish_wait(q, wait);
1329
1330         if (thrashing) {
1331                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1332                 psi_memstall_leave(&pflags);
1333         }
1334
1335         /*
1336          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1337          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1338          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1339          * test but before the 'finish_wait()'.
1340          *
1341          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1342          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1343          * return value based on that state without races.
1344          *
1345          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1346          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1347          */
1348         if (behavior == EXCLUSIVE)
1349                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1350
1351         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1352 }
1353
1354 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1355 /**
1356  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1357  * @entry: migration swap entry.
1358  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1359  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1360  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1361  *
1362  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1363  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1364  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1365  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1366  * the page.
1367  *
1368  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1369  *
1370  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1371  * there.
1372  */
1373 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1374                                 spinlock_t *ptl)
1375 {
1376         struct wait_page_queue wait_page;
1377         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1378         bool thrashing = false;
1379         unsigned long pflags;
1380         bool in_thrashing;
1381         wait_queue_head_t *q;
1382         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1383
1384         q = folio_waitqueue(folio);
1385         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1386                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
1387                 psi_memstall_enter(&pflags);
1388                 thrashing = true;
1389         }
1390
1391         init_wait(wait);
1392         wait->func = wake_page_function;
1393         wait_page.folio = folio;
1394         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1395         wait->flags = 0;
1396
1397         spin_lock_irq(&q->lock);
1398         folio_set_waiters(folio);
1399         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1400                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1401         spin_unlock_irq(&q->lock);
1402
1403         /*
1404          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1405          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1406          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1407          */
1408         if (ptep)
1409                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1410         else
1411                 spin_unlock(ptl);
1412
1413         for (;;) {
1414                 unsigned int flags;
1415
1416                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1417
1418                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1419                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1420                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1421                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1422                                 break;
1423
1424                         io_schedule();
1425                         continue;
1426                 }
1427                 break;
1428         }
1429
1430         finish_wait(q, wait);
1431
1432         if (thrashing) {
1433                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
1434                 psi_memstall_leave(&pflags);
1435         }
1436 }
1437 #endif
1438
1439 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1440 {
1441         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1442 }
1443 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1444
1445 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1446 {
1447         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1450
1451 /**
1452  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1453  * @folio: The folio to wait for.
1454  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1455  *
1456  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1457  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1458  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1459  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1460  * dereference @folio.
1461  *
1462  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1463  */
1464 static int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1465 {
1466         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1467 }
1468
1469 /**
1470  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1471  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1472  * @waiter: Waiter to add to the queue
1473  *
1474  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1475  */
1476 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1477 {
1478         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1479         unsigned long flags;
1480
1481         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1482         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1483         folio_set_waiters(folio);
1484         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1485 }
1486 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1487
1488 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1489
1490 /*
1491  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1492  *
1493  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1494  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1495  * not support that special operation, we just do this all by hand
1496  * instead.
1497  *
1498  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1499  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1500  * in the same byte as PG_locked.
1501  */
1502 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1503 {
1504         clear_bit_unlock(nr, mem);
1505         /* smp_mb__after_atomic(); */
1506         return test_bit(PG_waiters, mem);
1507 }
1508
1509 #endif
1510
1511 /**
1512  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1513  * @folio: The folio.
1514  *
1515  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1516  *
1517  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1518  * called from NMI context.
1519  */
1520 void folio_unlock(struct folio *folio)
1521 {
1522         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1523         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1524         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1525         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1526         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1527                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1528 }
1529 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1530
1531 /**
1532  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1533  * @folio: The folio.
1534  *
1535  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1536  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1537  *
1538  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1539  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1540  * serialised.
1541  */
1542 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1543 {
1544         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1545         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1546         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1547         folio_put(folio);
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1550
1551 /**
1552  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1553  * @folio: The folio to wait on.
1554  *
1555  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1556  */
1557 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1558 {
1559         while (folio_test_private_2(folio))
1560                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1561 }
1562 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1563
1564 /**
1565  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1566  * @folio: The folio to wait on.
1567  *
1568  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1569  * fatal signal is received by the calling task.
1570  *
1571  * Return:
1572  * - 0 if successful.
1573  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1574  */
1575 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1576 {
1577         int ret = 0;
1578
1579         while (folio_test_private_2(folio)) {
1580                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1581                 if (ret < 0)
1582                         break;
1583         }
1584
1585         return ret;
1586 }
1587 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1588
1589 /**
1590  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1591  * @folio: The folio.
1592  */
1593 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1594 {
1595         /*
1596          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1597          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1598          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1599          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1600          * end of every folio writeback.
1601          */
1602         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1603                 folio_clear_reclaim(folio);
1604                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1605         }
1606
1607         /*
1608          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1609          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1610          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1611          * reused before the folio_wake().
1612          */
1613         folio_get(folio);
1614         if (!__folio_end_writeback(folio))
1615                 BUG();
1616
1617         smp_mb__after_atomic();
1618         folio_wake(folio, PG_writeback);
1619         acct_reclaim_writeback(folio);
1620         folio_put(folio);
1621 }
1622 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1623
1624 /*
1625  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1626  * flags appropriately
1627  */
1628 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1629 {
1630         struct folio *folio = page_folio(page);
1631
1632         if (!is_write) {
1633                 if (!err) {
1634                         folio_mark_uptodate(folio);
1635                 } else {
1636                         folio_clear_uptodate(folio);
1637                         folio_set_error(folio);
1638                 }
1639                 folio_unlock(folio);
1640         } else {
1641                 if (err) {
1642                         struct address_space *mapping;
1643
1644                         folio_set_error(folio);
1645                         mapping = folio_mapping(folio);
1646                         if (mapping)
1647                                 mapping_set_error(mapping, err);
1648                 }
1649                 folio_end_writeback(folio);
1650         }
1651 }
1652 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1653
1654 /**
1655  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1656  * @folio: The folio to lock
1657  */
1658 void __folio_lock(struct folio *folio)
1659 {
1660         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1661                                 EXCLUSIVE);
1662 }
1663 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1664
1665 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1666 {
1667         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1668                                         EXCLUSIVE);
1669 }
1670 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1671
1672 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1673 {
1674         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1675         int ret = 0;
1676
1677         wait->folio = folio;
1678         wait->bit_nr = PG_locked;
1679
1680         spin_lock_irq(&q->lock);
1681         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1682         folio_set_waiters(folio);
1683         ret = !folio_trylock(folio);
1684         /*
1685          * If we were successful now, we know we're still on the
1686          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1687          * safe to remove and return success, we know the callback
1688          * isn't going to trigger.
1689          */
1690         if (!ret)
1691                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1692         else
1693                 ret = -EIOCBQUEUED;
1694         spin_unlock_irq(&q->lock);
1695         return ret;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * Return values:
1700  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1701  * false - folio is not locked.
1702  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1703  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1704  *     which case mmap_lock is still held.
1705  *
1706  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1707  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1708  */
1709 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1710                          unsigned int flags)
1711 {
1712         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1713                 /*
1714                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1715                  * even though return 0.
1716                  */
1717                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1718                         return false;
1719
1720                 mmap_read_unlock(mm);
1721                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1722                         folio_wait_locked_killable(folio);
1723                 else
1724                         folio_wait_locked(folio);
1725                 return false;
1726         }
1727         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1728                 bool ret;
1729
1730                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1731                 if (ret) {
1732                         mmap_read_unlock(mm);
1733                         return false;
1734                 }
1735         } else {
1736                 __folio_lock(folio);
1737         }
1738
1739         return true;
1740 }
1741
1742 /**
1743  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1744  * @mapping: Mapping.
1745  * @index: Index.
1746  * @max_scan: Maximum range to search.
1747  *
1748  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1749  * gap with the lowest index.
1750  *
1751  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1752  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1753  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1754  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1755  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1756  *
1757  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1758  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1759  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1760  */
1761 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1762                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1763 {
1764         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1765
1766         while (max_scan--) {
1767                 void *entry = xas_next(&xas);
1768                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1769                         break;
1770                 if (xas.xa_index == 0)
1771                         break;
1772         }
1773
1774         return xas.xa_index;
1775 }
1776 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1777
1778 /**
1779  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1780  * @mapping: Mapping.
1781  * @index: Index.
1782  * @max_scan: Maximum range to search.
1783  *
1784  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1785  * gap with the highest index.
1786  *
1787  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1788  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1789  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1790  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1791  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1792  *
1793  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1794  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1795  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1796  */
1797 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1798                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1799 {
1800         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1801
1802         while (max_scan--) {
1803                 void *entry = xas_prev(&xas);
1804                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1805                         break;
1806                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1807                         break;
1808         }
1809
1810         return xas.xa_index;
1811 }
1812 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1813
1814 /*
1815  * Lockless page cache protocol:
1816  * On the lookup side:
1817  * 1. Load the folio from i_pages
1818  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1819  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1820  *
1821  * On the removal side:
1822  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1823  * B. Remove the page from i_pages
1824  * C. Return the page to the page allocator
1825  *
1826  * This means that any page may have its reference count temporarily
1827  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1828  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1829  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1830  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1831  * folio_put().
1832  */
1833
1834 /*
1835  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1836  * @mapping: the address_space to search
1837  * @index: The page cache index.
1838  *
1839  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1840  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1841  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1842  * it is returned without further action.
1843  *
1844  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1845  */
1846 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1847 {
1848         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1849         struct folio *folio;
1850
1851         rcu_read_lock();
1852 repeat:
1853         xas_reset(&xas);
1854         folio = xas_load(&xas);
1855         if (xas_retry(&xas, folio))
1856                 goto repeat;
1857         /*
1858          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1859          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1860          */
1861         if (!folio || xa_is_value(folio))
1862                 goto out;
1863
1864         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1865                 goto repeat;
1866
1867         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1868                 folio_put(folio);
1869                 goto repeat;
1870         }
1871 out:
1872         rcu_read_unlock();
1873
1874         return folio;
1875 }
1876
1877 /**
1878  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1879  * @mapping: The address_space to search.
1880  * @index: The page index.
1881  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1882  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1883  *
1884  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1885  *
1886  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1887  *
1888  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1889  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1890  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1891  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1892  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1893  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1894  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1895  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1896  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1897  *   returning so the caller can do the same dance.
1898  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1899  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1900  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1901  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1902  *
1903  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1904  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1905  *
1906  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1907  *
1908  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1909  */
1910 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1911                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1912 {
1913         struct folio *folio;
1914
1915 repeat:
1916         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1917         if (xa_is_value(folio)) {
1918                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1919                         return folio;
1920                 folio = NULL;
1921         }
1922         if (!folio)
1923                 goto no_page;
1924
1925         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1926                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1927                         if (!folio_trylock(folio)) {
1928                                 folio_put(folio);
1929                                 return NULL;
1930                         }
1931                 } else {
1932                         folio_lock(folio);
1933                 }
1934
1935                 /* Has the page been truncated? */
1936                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1937                         folio_unlock(folio);
1938                         folio_put(folio);
1939                         goto repeat;
1940                 }
1941                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1942         }
1943
1944         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1945                 folio_mark_accessed(folio);
1946         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1947                 /* Clear idle flag for buffer write */
1948                 if (folio_test_idle(folio))
1949                         folio_clear_idle(folio);
1950         }
1951
1952         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1953                 folio_wait_stable(folio);
1954 no_page:
1955         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1956                 int err;
1957                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1958                         gfp |= __GFP_WRITE;
1959                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1960                         gfp &= ~__GFP_FS;
1961                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1962                         gfp &= ~GFP_KERNEL;
1963                         gfp |= GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
1964                 }
1965
1966                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1967                 if (!folio)
1968                         return NULL;
1969
1970                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1971                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1972
1973                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1974                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1975                         __folio_set_referenced(folio);
1976
1977                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
1978                 if (unlikely(err)) {
1979                         folio_put(folio);
1980                         folio = NULL;
1981                         if (err == -EEXIST)
1982                                 goto repeat;
1983                 }
1984
1985                 /*
1986                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
1987                  * we expect an unlocked page.
1988                  */
1989                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1990                         folio_unlock(folio);
1991         }
1992
1993         return folio;
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
1996
1997 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
1998                 xa_mark_t mark)
1999 {
2000         struct folio *folio;
2001
2002 retry:
2003         if (mark == XA_PRESENT)
2004                 folio = xas_find(xas, max);
2005         else
2006                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2007
2008         if (xas_retry(xas, folio))
2009                 goto retry;
2010         /*
2011          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2012          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2013          * without attempting to raise page count.
2014          */
2015         if (!folio || xa_is_value(folio))
2016                 return folio;
2017
2018         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2019                 goto reset;
2020
2021         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2022                 folio_put(folio);
2023                 goto reset;
2024         }
2025
2026         return folio;
2027 reset:
2028         xas_reset(xas);
2029         goto retry;
2030 }
2031
2032 /**
2033  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2034  * @mapping:    The address_space to search
2035  * @start:      The starting page cache index
2036  * @end:        The final page index (inclusive).
2037  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2038  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2039  *
2040  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2041  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2042  * takes a reference on any actual folios it returns.
2043  *
2044  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2045  * due to not-present entries or large folios.
2046  *
2047  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2048  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2049  *
2050  * Return: The number of entries which were found.
2051  */
2052 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2053                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2054 {
2055         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2056         struct folio *folio;
2057
2058         rcu_read_lock();
2059         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2060                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2061                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2062                         break;
2063         }
2064         rcu_read_unlock();
2065
2066         if (folio_batch_count(fbatch)) {
2067                 unsigned long nr = 1;
2068                 int idx = folio_batch_count(fbatch) - 1;
2069
2070                 folio = fbatch->folios[idx];
2071                 if (!xa_is_value(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
2072                         nr = folio_nr_pages(folio);
2073                 *start = indices[idx] + nr;
2074         }
2075         return folio_batch_count(fbatch);
2076 }
2077
2078 /**
2079  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2080  * @mapping:    The address_space to search.
2081  * @start:      The starting page cache index.
2082  * @end:        The final page index (inclusive).
2083  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2084  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2085  *
2086  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2087  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2088  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2089  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2090  * partially outside the range are not returned.
2091  *
2092  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2093  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2094  * locked or folios under writeback.
2095  *
2096  * Return: The number of entries which were found.
2097  */
2098 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2099                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2100 {
2101         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2102         struct folio *folio;
2103
2104         rcu_read_lock();
2105         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2106                 if (!xa_is_value(folio)) {
2107                         if (folio->index < *start)
2108                                 goto put;
2109                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2110                                 goto put;
2111                         if (!folio_trylock(folio))
2112                                 goto put;
2113                         if (folio->mapping != mapping ||
2114                             folio_test_writeback(folio))
2115                                 goto unlock;
2116                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2117                                         folio);
2118                 }
2119                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2120                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2121                         break;
2122                 continue;
2123 unlock:
2124                 folio_unlock(folio);
2125 put:
2126                 folio_put(folio);
2127         }
2128         rcu_read_unlock();
2129
2130         if (folio_batch_count(fbatch)) {
2131                 unsigned long nr = 1;
2132                 int idx = folio_batch_count(fbatch) - 1;
2133
2134                 folio = fbatch->folios[idx];
2135                 if (!xa_is_value(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
2136                         nr = folio_nr_pages(folio);
2137                 *start = indices[idx] + nr;
2138         }
2139         return folio_batch_count(fbatch);
2140 }
2141
2142 /**
2143  * filemap_get_folios - Get a batch of folios
2144  * @mapping:    The address_space to search
2145  * @start:      The starting page index
2146  * @end:        The final page index (inclusive)
2147  * @fbatch:     The batch to fill.
2148  *
2149  * Search for and return a batch of folios in the mapping starting at
2150  * index @start and up to index @end (inclusive).  The folios are returned
2151  * in @fbatch with an elevated reference count.
2152  *
2153  * The first folio may start before @start; if it does, it will contain
2154  * @start.  The final folio may extend beyond @end; if it does, it will
2155  * contain @end.  The folios have ascending indices.  There may be gaps
2156  * between the folios if there are indices which have no folio in the
2157  * page cache.  If folios are added to or removed from the page cache
2158  * while this is running, they may or may not be found by this call.
2159  *
2160  * Return: The number of folios which were found.
2161  * We also update @start to index the next folio for the traversal.
2162  */
2163 unsigned filemap_get_folios(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2164                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2165 {
2166         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2167         struct folio *folio;
2168
2169         rcu_read_lock();
2170         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2171                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2172                 if (xa_is_value(folio))
2173                         continue;
2174                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2175                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
2176
2177                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2178                                 nr = 1;
2179                         *start = folio->index + nr;
2180                         goto out;
2181                 }
2182         }
2183
2184         /*
2185          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2186          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2187          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2188          * already broken anyway.
2189          */
2190         if (end == (pgoff_t)-1)
2191                 *start = (pgoff_t)-1;
2192         else
2193                 *start = end + 1;
2194 out:
2195         rcu_read_unlock();
2196
2197         return folio_batch_count(fbatch);
2198 }
2199 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios);
2200
2201 static inline
2202 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2203 {
2204         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2205                 return false;
2206         if (index >= max)
2207                 return false;
2208         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2209 }
2210
2211 /**
2212  * filemap_get_folios_contig - Get a batch of contiguous folios
2213  * @mapping:    The address_space to search
2214  * @start:      The starting page index
2215  * @end:        The final page index (inclusive)
2216  * @fbatch:     The batch to fill
2217  *
2218  * filemap_get_folios_contig() works exactly like filemap_get_folios(),
2219  * except the returned folios are guaranteed to be contiguous. This may
2220  * not return all contiguous folios if the batch gets filled up.
2221  *
2222  * Return: The number of folios found.
2223  * Also update @start to be positioned for traversal of the next folio.
2224  */
2225
2226 unsigned filemap_get_folios_contig(struct address_space *mapping,
2227                 pgoff_t *start, pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch)
2228 {
2229         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2230         unsigned long nr;
2231         struct folio *folio;
2232
2233         rcu_read_lock();
2234
2235         for (folio = xas_load(&xas); folio && xas.xa_index <= end;
2236                         folio = xas_next(&xas)) {
2237                 if (xas_retry(&xas, folio))
2238                         continue;
2239                 /*
2240                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2241                  * No current caller is looking for DAX entries.
2242                  */
2243                 if (xa_is_value(folio))
2244                         goto update_start;
2245
2246                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2247                         goto retry;
2248
2249                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2250                         goto put_folio;
2251
2252                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio)) {
2253                         nr = folio_nr_pages(folio);
2254
2255                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2256                                 nr = 1;
2257                         *start = folio->index + nr;
2258                         goto out;
2259                 }
2260                 continue;
2261 put_folio:
2262                 folio_put(folio);
2263
2264 retry:
2265                 xas_reset(&xas);
2266         }
2267
2268 update_start:
2269         nr = folio_batch_count(fbatch);
2270
2271         if (nr) {
2272                 folio = fbatch->folios[nr - 1];
2273                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2274                         *start = folio->index + 1;
2275                 else
2276                         *start = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2277         }
2278 out:
2279         rcu_read_unlock();
2280         return folio_batch_count(fbatch);
2281 }
2282 EXPORT_SYMBOL(filemap_get_folios_contig);
2283
2284 /**
2285  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2286  * @mapping:    the address_space to search
2287  * @index:      the starting page index
2288  * @end:        The final page index (inclusive)
2289  * @tag:        the tag index
2290  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2291  * @pages:      where the resulting pages are placed
2292  *
2293  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2294  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2295  * last page we return, ready for the next iteration.
2296  *
2297  * Return: the number of pages which were found.
2298  */
2299 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2300                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2301                         struct page **pages)
2302 {
2303         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2304         struct folio *folio;
2305         unsigned ret = 0;
2306
2307         if (unlikely(!nr_pages))
2308                 return 0;
2309
2310         rcu_read_lock();
2311         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2312                 /*
2313                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2314                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2315                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2316                  */
2317                 if (xa_is_value(folio))
2318                         continue;
2319
2320                 pages[ret] = &folio->page;
2321                 if (++ret == nr_pages) {
2322                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2323                         goto out;
2324                 }
2325         }
2326
2327         /*
2328          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2329          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2330          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2331          * broken anyway.
2332          */
2333         if (end == (pgoff_t)-1)
2334                 *index = (pgoff_t)-1;
2335         else
2336                 *index = end + 1;
2337 out:
2338         rcu_read_unlock();
2339
2340         return ret;
2341 }
2342 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2343
2344 /*
2345  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2346  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2347  *
2348  *      ---R__________________________________________B__________
2349  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2350  *
2351  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2352  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2353  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2354  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2355  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2356  *
2357  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2358  */
2359 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2360 {
2361         ra->ra_pages /= 4;
2362 }
2363
2364 /*
2365  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2366  *
2367  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2368  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2369  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2370  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2371  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2372  */
2373 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2374                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2375 {
2376         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2377         struct folio *folio;
2378
2379         rcu_read_lock();
2380         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2381                 if (xas_retry(&xas, folio))
2382                         continue;
2383                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2384                         break;
2385                 if (xa_is_sibling(folio))
2386                         break;
2387                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2388                         goto retry;
2389
2390                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2391                         goto put_folio;
2392
2393                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2394                         break;
2395                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2396                         break;
2397                 if (folio_test_readahead(folio))
2398                         break;
2399                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2400                 continue;
2401 put_folio:
2402                 folio_put(folio);
2403 retry:
2404                 xas_reset(&xas);
2405         }
2406         rcu_read_unlock();
2407 }
2408
2409 static int filemap_read_folio(struct file *file, filler_t filler,
2410                 struct folio *folio)
2411 {
2412         bool workingset = folio_test_workingset(folio);
2413         unsigned long pflags;
2414         int error;
2415
2416         /*
2417          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2418          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if read_folio
2419          * fails.
2420          */
2421         folio_clear_error(folio);
2422
2423         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2424         if (unlikely(workingset))
2425                 psi_memstall_enter(&pflags);
2426         error = filler(file, folio);
2427         if (unlikely(workingset))
2428                 psi_memstall_leave(&pflags);
2429         if (error)
2430                 return error;
2431
2432         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2433         if (error)
2434                 return error;
2435         if (folio_test_uptodate(folio))
2436                 return 0;
2437         if (file)
2438                 shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2439         return -EIO;
2440 }
2441
2442 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2443                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2444 {
2445         int count;
2446
2447         if (folio_test_uptodate(folio))
2448                 return true;
2449         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2450         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2451                 return false;
2452         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2453                 return false;
2454         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2455                 return false;
2456
2457         count = iter->count;
2458         if (folio_pos(folio) > pos) {
2459                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2460                 pos = 0;
2461         } else {
2462                 pos -= folio_pos(folio);
2463         }
2464
2465         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2466 }
2467
2468 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2469                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2470                 struct folio *folio)
2471 {
2472         int error;
2473
2474         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2475                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2476                         return -EAGAIN;
2477         } else {
2478                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2479         }
2480
2481         if (!folio_trylock(folio)) {
2482                 error = -EAGAIN;
2483                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2484                         goto unlock_mapping;
2485                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2486                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2487                         /*
2488                          * This is where we usually end up waiting for a
2489                          * previously submitted readahead to finish.
2490                          */
2491                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2492                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2493                 }
2494                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2495                 if (error)
2496                         goto unlock_mapping;
2497         }
2498
2499         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2500         if (!folio->mapping)
2501                 goto unlock;
2502
2503         error = 0;
2504         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2505                 goto unlock;
2506
2507         error = -EAGAIN;
2508         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2509                 goto unlock;
2510
2511         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping->a_ops->read_folio,
2512                         folio);
2513         goto unlock_mapping;
2514 unlock:
2515         folio_unlock(folio);
2516 unlock_mapping:
2517         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2518         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2519                 folio_put(folio);
2520         return error;
2521 }
2522
2523 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2524                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2525                 struct folio_batch *fbatch)
2526 {
2527         struct folio *folio;
2528         int error;
2529
2530         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2531         if (!folio)
2532                 return -ENOMEM;
2533
2534         /*
2535          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2536          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2537          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2538          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2539          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2540          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2541          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2542          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2543          * pages or ->readahead() that need to hold invalidate_lock
2544          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2545          * well to keep locking rules simple.
2546          */
2547         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2548         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2549                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2550         if (error == -EEXIST)
2551                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2552         if (error)
2553                 goto error;
2554
2555         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
2556         if (error)
2557                 goto error;
2558
2559         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2560         folio_batch_add(fbatch, folio);
2561         return 0;
2562 error:
2563         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2564         folio_put(folio);
2565         return error;
2566 }
2567
2568 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2569                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2570                 pgoff_t last_index)
2571 {
2572         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2573
2574         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2575                 return -EAGAIN;
2576         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2577         return 0;
2578 }
2579
2580 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2581                 struct folio_batch *fbatch)
2582 {
2583         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2584         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2585         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2586         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2587         pgoff_t last_index;
2588         struct folio *folio;
2589         int err = 0;
2590
2591         /* "last_index" is the index of the page beyond the end of the read */
2592         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2593 retry:
2594         if (fatal_signal_pending(current))
2595                 return -EINTR;
2596
2597         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2598         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2599                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2600                         return -EAGAIN;
2601                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2602                                 last_index - index);
2603                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index - 1, fbatch);
2604         }
2605         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2606                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2607                         return -EAGAIN;
2608                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2609                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2610                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2611                         goto retry;
2612                 return err;
2613         }
2614
2615         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2616         if (folio_test_readahead(folio)) {
2617                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2618                 if (err)
2619                         goto err;
2620         }
2621         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2622                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2623                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2624                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2625                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2626                 if (err)
2627                         goto err;
2628         }
2629
2630         return 0;
2631 err:
2632         if (err < 0)
2633                 folio_put(folio);
2634         if (likely(--fbatch->nr))
2635                 return 0;
2636         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2637                 goto retry;
2638         return err;
2639 }
2640
2641 static inline bool pos_same_folio(loff_t pos1, loff_t pos2, struct folio *folio)
2642 {
2643         unsigned int shift = folio_shift(folio);
2644
2645         return (pos1 >> shift == pos2 >> shift);
2646 }
2647
2648 /**
2649  * filemap_read - Read data from the page cache.
2650  * @iocb: The iocb to read.
2651  * @iter: Destination for the data.
2652  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2653  *
2654  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2655  * uses the readahead and read_folio address_space operations to fetch it.
2656  *
2657  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2658  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2659  * a negative error number.
2660  */
2661 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2662                 ssize_t already_read)
2663 {
2664         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2665         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2666         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2667         struct inode *inode = mapping->host;
2668         struct folio_batch fbatch;
2669         int i, error = 0;
2670         bool writably_mapped;
2671         loff_t isize, end_offset;
2672
2673         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2674                 return 0;
2675         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2676                 return 0;
2677
2678         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2679         folio_batch_init(&fbatch);
2680
2681         do {
2682                 cond_resched();
2683
2684                 /*
2685                  * If we've already successfully copied some data, then we
2686                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2687                  * an async read NOWAIT at that point.
2688                  */
2689                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2690                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2691
2692                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2693                         break;
2694
2695                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2696                 if (error < 0)
2697                         break;
2698
2699                 /*
2700                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2701                  *
2702                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2703                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2704                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2705                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2706                  */
2707                 isize = i_size_read(inode);
2708                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2709                         goto put_folios;
2710                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2711
2712                 /*
2713                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2714                  * cachelines that might be contended:
2715                  */
2716                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2717
2718                 /*
2719                  * When a read accesses the same folio several times, only
2720                  * mark it as accessed the first time.
2721                  */
2722                 if (!pos_same_folio(iocb->ki_pos, ra->prev_pos - 1,
2723                                                         fbatch.folios[0]))
2724                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2725
2726                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2727                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2728                         size_t fsize = folio_size(folio);
2729                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2730                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2731                                              fsize - offset);
2732                         size_t copied;
2733
2734                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2735                                 break;
2736                         if (i > 0)
2737                                 folio_mark_accessed(folio);
2738                         /*
2739                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2740                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2741                          * before reading the folio on the kernel side.
2742                          */
2743                         if (writably_mapped)
2744                                 flush_dcache_folio(folio);
2745
2746                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2747
2748                         already_read += copied;
2749                         iocb->ki_pos += copied;
2750                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2751
2752                         if (copied < bytes) {
2753                                 error = -EFAULT;
2754                                 break;
2755                         }
2756                 }
2757 put_folios:
2758                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2759                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2760                 folio_batch_init(&fbatch);
2761         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2762
2763         file_accessed(filp);
2764
2765         return already_read ? already_read : error;
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2768
2769 /**
2770  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2771  * @iocb:       kernel I/O control block
2772  * @iter:       destination for the data read
2773  *
2774  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2775  * that can use the page cache directly.
2776  *
2777  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2778  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2779  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2780  *
2781  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2782  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2783  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2784  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2785  *
2786  * Return:
2787  * * number of bytes copied, even for partial reads
2788  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2789  */
2790 ssize_t
2791 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2792 {
2793         size_t count = iov_iter_count(iter);
2794         ssize_t retval = 0;
2795
2796         if (!count)
2797                 return 0; /* skip atime */
2798
2799         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2800                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2801                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2802                 struct inode *inode = mapping->host;
2803
2804                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2805                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2806                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2807                                 return -EAGAIN;
2808                 } else {
2809                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2810                                                 iocb->ki_pos,
2811                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2812                         if (retval < 0)
2813                                 return retval;
2814                 }
2815
2816                 file_accessed(file);
2817
2818                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2819                 if (retval >= 0) {
2820                         iocb->ki_pos += retval;
2821                         count -= retval;
2822                 }
2823                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2824                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2825
2826                 /*
2827                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2828                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2829                  * we've already read everything we wanted to, or if
2830                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2831                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2832                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2833                  * DAX files, so don't bother trying.
2834                  */
2835                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2836                         return retval;
2837                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2838                         return retval;
2839         }
2840
2841         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2842 }
2843 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2844
2845 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2846                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2847                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2848 {
2849         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2850         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2851
2852         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2853                 return seek_data ? start : end;
2854         if (!ops->is_partially_uptodate)
2855                 return seek_data ? end : start;
2856
2857         xas_pause(xas);
2858         rcu_read_unlock();
2859         folio_lock(folio);
2860         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2861                 goto unlock;
2862
2863         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2864
2865         do {
2866                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
2867                                                         seek_data)
2868                         break;
2869                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2870                 offset += bsz;
2871         } while (offset < folio_size(folio));
2872 unlock:
2873         folio_unlock(folio);
2874         rcu_read_lock();
2875         return start;
2876 }
2877
2878 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2879 {
2880         if (xa_is_value(folio))
2881                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2882         return folio_size(folio);
2883 }
2884
2885 /**
2886  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2887  * @mapping: Address space to search.
2888  * @start: First byte to consider.
2889  * @end: Limit of search (exclusive).
2890  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2891  *
2892  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2893  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2894  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2895  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2896  * unwritten extents.
2897  *
2898  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2899  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2900  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2901  * and @end contain data.
2902  */
2903 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2904                 loff_t end, int whence)
2905 {
2906         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2907         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2908         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2909         struct folio *folio;
2910
2911         if (end <= start)
2912                 return -ENXIO;
2913
2914         rcu_read_lock();
2915         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2916                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2917                 size_t seek_size;
2918
2919                 if (start < pos) {
2920                         if (!seek_data)
2921                                 goto unlock;
2922                         start = pos;
2923                 }
2924
2925                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2926                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2927                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2928                                 seek_data);
2929                 if (start < pos)
2930                         goto unlock;
2931                 if (start >= end)
2932                         break;
2933                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2934                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2935                 if (!xa_is_value(folio))
2936                         folio_put(folio);
2937         }
2938         if (seek_data)
2939                 start = -ENXIO;
2940 unlock:
2941         rcu_read_unlock();
2942         if (folio && !xa_is_value(folio))
2943                 folio_put(folio);
2944         if (start > end)
2945                 return end;
2946         return start;
2947 }
2948
2949 #ifdef CONFIG_MMU
2950 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2951 /*
2952  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2953  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2954  * @folio - the folio to lock.
2955  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2956  *
2957  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2958  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2959  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2960  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2961  * needs to be fput()'ed at a later point.
2962  */
2963 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2964                                      struct file **fpin)
2965 {
2966         if (folio_trylock(folio))
2967                 return 1;
2968
2969         /*
2970          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2971          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2972          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2973          */
2974         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2975                 return 0;
2976
2977         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2978         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2979                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
2980                         /*
2981                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2982                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2983                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2984                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2985                          */
2986                         if (*fpin == NULL)
2987                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2988                         return 0;
2989                 }
2990         } else
2991                 __folio_lock(folio);
2992
2993         return 1;
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2998  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2999  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
3000  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
3001  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
3002  */
3003 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
3004 {
3005         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3006         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3007         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3008         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
3009         struct file *fpin = NULL;
3010         unsigned long vm_flags = vmf->vma->vm_flags;
3011         unsigned int mmap_miss;
3012
3013 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3014         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3015         if (vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3016                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3017                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3018                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3019                 /*
3020                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3021                  * readahead, unless we've been told not to.
3022                  */
3023                 if (!(vm_flags & VM_RAND_READ))
3024                         ra->size *= 2;
3025                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3026                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3027                 return fpin;
3028         }
3029 #endif
3030
3031         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3032         if (vm_flags & VM_RAND_READ)
3033                 return fpin;
3034         if (!ra->ra_pages)
3035                 return fpin;
3036
3037         if (vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3038                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3039                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3040                 return fpin;
3041         }
3042
3043         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3044         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3045         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3046                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3047
3048         /*
3049          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3050          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3051          */
3052         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3053                 return fpin;
3054
3055         /*
3056          * mmap read-around
3057          */
3058         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3059         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3060         ra->size = ra->ra_pages;
3061         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3062         ractl._index = ra->start;
3063         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3064         return fpin;
3065 }
3066
3067 /*
3068  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3069  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3070  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3071  */
3072 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3073                                             struct folio *folio)
3074 {
3075         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3076         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3077         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3078         struct file *fpin = NULL;
3079         unsigned int mmap_miss;
3080
3081         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3082         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3083                 return fpin;
3084
3085         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3086         if (mmap_miss)
3087                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3088
3089         if (folio_test_readahead(folio)) {
3090                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3091                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3092         }
3093         return fpin;
3094 }
3095
3096 /**
3097  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3098  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3099  *
3100  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3101  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3102  *
3103  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3104  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3105  * having a lot of duplicated code.
3106  *
3107  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3108  *
3109  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3110  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3111  *
3112  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3113  * has not been released.
3114  *
3115  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3116  *
3117  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3118  */
3119 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3120 {
3121         int error;
3122         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3123         struct file *fpin = NULL;
3124         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3125         struct inode *inode = mapping->host;
3126         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3127         struct folio *folio;
3128         vm_fault_t ret = 0;
3129         bool mapping_locked = false;
3130
3131         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3132         if (unlikely(index >= max_idx))
3133                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3134
3135         /*
3136          * Do we have something in the page cache already?
3137          */
3138         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3139         if (likely(folio)) {
3140                 /*
3141                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3142                  * the lock.
3143                  */
3144                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3145                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3146                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3147                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3148                         mapping_locked = true;
3149                 }
3150         } else {
3151                 /* No page in the page cache at all */
3152                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3153                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3154                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3155                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3156 retry_find:
3157                 /*
3158                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3159                  * invalidate_lock
3160                  */
3161                 if (!mapping_locked) {
3162                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3163                         mapping_locked = true;
3164                 }
3165                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3166                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3167                                           vmf->gfp_mask);
3168                 if (!folio) {
3169                         if (fpin)
3170                                 goto out_retry;
3171                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3172                         return VM_FAULT_OOM;
3173                 }
3174         }
3175
3176         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3177                 goto out_retry;
3178
3179         /* Did it get truncated? */
3180         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3181                 folio_unlock(folio);
3182                 folio_put(folio);
3183                 goto retry_find;
3184         }
3185         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3186
3187         /*
3188          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3189          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3190          */
3191         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3192                 /*
3193                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3194                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3195                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3196                  * try again.
3197                  */
3198                 if (!mapping_locked) {
3199                         folio_unlock(folio);
3200                         folio_put(folio);
3201                         goto retry_find;
3202                 }
3203                 goto page_not_uptodate;
3204         }
3205
3206         /*
3207          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3208          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3209          * redo the fault.
3210          */
3211         if (fpin) {
3212                 folio_unlock(folio);
3213                 goto out_retry;
3214         }
3215         if (mapping_locked)
3216                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3217
3218         /*
3219          * Found the page and have a reference on it.
3220          * We must recheck i_size under page lock.
3221          */
3222         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3223         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3224                 folio_unlock(folio);
3225                 folio_put(folio);
3226                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3227         }
3228
3229         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3230         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3231
3232 page_not_uptodate:
3233         /*
3234          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3235          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3236          * because there really aren't any performance issues here
3237          * and we need to check for errors.
3238          */
3239         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3240         error = filemap_read_folio(file, mapping->a_ops->read_folio, folio);
3241         if (fpin)
3242                 goto out_retry;
3243         folio_put(folio);
3244
3245         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3246                 goto retry_find;
3247         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3248
3249         return VM_FAULT_SIGBUS;
3250
3251 out_retry:
3252         /*
3253          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3254          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3255          * page.
3256          */
3257         if (folio)
3258                 folio_put(folio);
3259         if (mapping_locked)
3260                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3261         if (fpin)
3262                 fput(fpin);
3263         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3264 }
3265 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3266
3267 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3268 {
3269         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3270
3271         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3272         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3273                 unlock_page(page);
3274                 put_page(page);
3275                 return true;
3276         }
3277
3278         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3279                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3280                 if (!ret) {
3281                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3282                         unlock_page(page);
3283                         return true;
3284                 }
3285         }
3286
3287         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3288                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3289
3290         /* See comment in handle_pte_fault() */
3291         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3292                 unlock_page(page);
3293                 put_page(page);
3294                 return true;
3295         }
3296
3297         return false;
3298 }
3299
3300 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3301                                        struct address_space *mapping,
3302                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3303 {
3304         unsigned long max_idx;
3305
3306         do {
3307                 if (!folio)
3308                         return NULL;
3309                 if (xas_retry(xas, folio))
3310                         continue;
3311                 if (xa_is_value(folio))
3312                         continue;
3313                 if (folio_test_locked(folio))
3314                         continue;
3315                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3316                         continue;
3317                 /* Has the page moved or been split? */
3318                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3319                         goto skip;
3320                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3321                         goto skip;
3322                 if (!folio_trylock(folio))
3323                         goto skip;
3324                 if (folio->mapping != mapping)
3325                         goto unlock;
3326                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3327                         goto unlock;
3328                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3329                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3330                         goto unlock;
3331                 return folio;
3332 unlock:
3333                 folio_unlock(folio);
3334 skip:
3335                 folio_put(folio);
3336         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3337
3338         return NULL;
3339 }
3340
3341 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3342                                           struct xa_state *xas,
3343                                           pgoff_t end_pgoff)
3344 {
3345         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3346                                   mapping, xas, end_pgoff);
3347 }
3348
3349 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3350                                          struct xa_state *xas,
3351                                          pgoff_t end_pgoff)
3352 {
3353         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3354                                   mapping, xas, end_pgoff);
3355 }
3356
3357 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3358                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3359 {
3360         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3361         struct file *file = vma->vm_file;
3362         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3363         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3364         unsigned long addr;
3365         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3366         struct folio *folio;
3367         struct page *page;
3368         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3369         vm_fault_t ret = 0;
3370
3371         rcu_read_lock();
3372         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3373         if (!folio)
3374                 goto out;
3375
3376         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3377                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3378                 goto out;
3379         }
3380
3381         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3382         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3383         do {
3384 again:
3385                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3386                 if (PageHWPoison(page))
3387                         goto unlock;
3388
3389                 if (mmap_miss > 0)
3390                         mmap_miss--;
3391
3392                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3393                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3394                 last_pgoff = xas.xa_index;
3395
3396                 /*
3397                  * NOTE: If there're PTE markers, we'll leave them to be
3398                  * handled in the specific fault path, and it'll prohibit the
3399                  * fault-around logic.
3400                  */
3401                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3402                         goto unlock;
3403
3404                 /* We're about to handle the fault */
3405                 if (vmf->address == addr)
3406                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3407
3408                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3409                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3410                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3411                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3412                         xas.xa_index++;
3413                         folio_ref_inc(folio);
3414                         goto again;
3415                 }
3416                 folio_unlock(folio);
3417                 continue;
3418 unlock:
3419                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3420                         xas.xa_index++;
3421                         goto again;
3422                 }
3423                 folio_unlock(folio);
3424                 folio_put(folio);
3425         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3426         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3427 out:
3428         rcu_read_unlock();
3429         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3430         return ret;
3431 }
3432 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3433
3434 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3435 {
3436         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3437         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3438         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3439
3440         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3441         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3442         folio_lock(folio);
3443         if (folio->mapping != mapping) {
3444                 folio_unlock(folio);
3445                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3446                 goto out;
3447         }
3448         /*
3449          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3450          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3451          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3452          */
3453         folio_mark_dirty(folio);
3454         folio_wait_stable(folio);
3455 out:
3456         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3457         return ret;
3458 }
3459
3460 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3461         .fault          = filemap_fault,
3462         .map_pages      = filemap_map_pages,
3463         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3464 };
3465
3466 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3467
3468 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3469 {
3470         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3471
3472         if (!mapping->a_ops->read_folio)
3473                 return -ENOEXEC;
3474         file_accessed(file);
3475         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3476         return 0;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3481  */
3482 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3483 {
3484         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3485                 return -EINVAL;
3486         return generic_file_mmap(file, vma);
3487 }
3488 #else
3489 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3490 {
3491         return VM_FAULT_SIGBUS;
3492 }
3493 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3494 {
3495         return -ENOSYS;
3496 }
3497 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3498 {
3499         return -ENOSYS;
3500 }
3501 #endif /* CONFIG_MMU */
3502
3503 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3504 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3505 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3506
3507 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3508                 pgoff_t index, filler_t filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3509 {
3510         struct folio *folio;
3511         int err;
3512
3513         if (!filler)
3514                 filler = mapping->a_ops->read_folio;
3515 repeat:
3516         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3517         if (!folio) {
3518                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3519                 if (!folio)
3520                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3521                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3522                 if (unlikely(err)) {
3523                         folio_put(folio);
3524                         if (err == -EEXIST)
3525                                 goto repeat;
3526                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3527                         return ERR_PTR(err);
3528                 }
3529
3530                 goto filler;
3531         }
3532         if (folio_test_uptodate(folio))
3533                 goto out;
3534
3535         if (!folio_trylock(folio)) {
3536                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3537                 goto repeat;
3538         }
3539
3540         /* Folio was truncated from mapping */
3541         if (!folio->mapping) {
3542                 folio_unlock(folio);
3543                 folio_put(folio);
3544                 goto repeat;
3545         }
3546
3547         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3548         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3549                 folio_unlock(folio);
3550                 goto out;
3551         }
3552
3553 filler:
3554         err = filemap_read_folio(file, filler, folio);
3555         if (err) {
3556                 folio_put(folio);
3557                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3558                         goto repeat;
3559                 return ERR_PTR(err);
3560         }
3561
3562 out:
3563         folio_mark_accessed(folio);
3564         return folio;
3565 }
3566
3567 /**
3568  * read_cache_folio - Read into page cache, fill it if needed.
3569  * @mapping: The address_space to read from.
3570  * @index: The index to read.
3571  * @filler: Function to perform the read, or NULL to use aops->read_folio().
3572  * @file: Passed to filler function, may be NULL if not required.
3573  *
3574  * Read one page into the page cache.  If it succeeds, the folio returned
3575  * will contain @index, but it may not be the first page of the folio.
3576  *
3577  * If the filler function returns an error, it will be returned to the
3578  * caller.
3579  *
3580  * Context: May sleep.  Expects mapping->invalidate_lock to be held.
3581  * Return: An uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3582  */
3583 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3584                 filler_t filler, struct file *file)
3585 {
3586         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file,
3587                         mapping_gfp_mask(mapping));
3588 }
3589 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3590
3591 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3592                 pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3593 {
3594         struct folio *folio;
3595
3596         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file, gfp);
3597         if (IS_ERR(folio))
3598                 return &folio->page;
3599         return folio_file_page(folio, index);
3600 }
3601
3602 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3603                         pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file)
3604 {
3605         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, file,
3606                         mapping_gfp_mask(mapping));
3607 }
3608 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3609
3610 /**
3611  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3612  * @mapping:    the page's address_space
3613  * @index:      the page index
3614  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3615  *
3616  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3617  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3618  *
3619  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3620  *
3621  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3622  *
3623  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3624  */
3625 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3626                                 pgoff_t index,
3627                                 gfp_t gfp)
3628 {
3629         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3630 }
3631 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3632
3633 /*
3634  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3635  */
3636 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3637 {
3638         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3639         char pathname[128];
3640         char *path;
3641
3642         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3643         if (__ratelimit(&_rs)) {
3644                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3645                 if (IS_ERR(path))
3646                         path = "(unknown)";
3647                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3648                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3649                         current->comm);
3650         }
3651 }
3652
3653 ssize_t
3654 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3655 {
3656         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3657         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3658         struct inode    *inode = mapping->host;
3659         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3660         ssize_t         written;
3661         size_t          write_len;
3662         pgoff_t         end;
3663
3664         write_len = iov_iter_count(from);
3665         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3666
3667         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3668                 /* If there are pages to writeback, return */
3669                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3670                                            pos + write_len - 1))
3671                         return -EAGAIN;
3672         } else {
3673                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3674                                                         pos + write_len - 1);
3675                 if (written)
3676                         goto out;
3677         }
3678
3679         /*
3680          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3681          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3682          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3683          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3684          */
3685         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3686                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3687         /*
3688          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3689          * to buffered write.
3690          */
3691         if (written) {
3692                 if (written == -EBUSY)
3693                         return 0;
3694                 goto out;
3695         }
3696
3697         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3698
3699         /*
3700          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3701          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3702          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3703          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3704          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3705          * fails, tough, the write still worked...
3706          *
3707          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3708          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3709          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3710          * them by removing it completely.
3711          *
3712          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3713          *
3714          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3715          */
3716         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3717             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3718                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3719
3720         if (written > 0) {
3721                 pos += written;
3722                 write_len -= written;
3723                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3724                         i_size_write(inode, pos);
3725                         mark_inode_dirty(inode);
3726                 }
3727                 iocb->ki_pos = pos;
3728         }
3729         if (written != -EIOCBQUEUED)
3730                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3731 out:
3732         return written;
3733 }
3734 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3735
3736 ssize_t generic_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
3737 {
3738         struct file *file = iocb->ki_filp;
3739         loff_t pos = iocb->ki_pos;
3740         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3741         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3742         long status = 0;
3743         ssize_t written = 0;
3744
3745         do {
3746                 struct page *page;
3747                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3748                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3749                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3750                 void *fsdata = NULL;
3751
3752                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3753                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3754                                                 iov_iter_count(i));
3755
3756 again:
3757                 /*
3758                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3759                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3760                  * same page as we're writing to, without it being marked
3761                  * up-to-date.
3762                  */
3763                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
3764                         status = -EFAULT;
3765                         break;
3766                 }
3767
3768                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3769                         status = -EINTR;
3770                         break;
3771                 }
3772
3773                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes,
3774                                                 &page, &fsdata);
3775                 if (unlikely(status < 0))
3776                         break;
3777
3778                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3779                         flush_dcache_page(page);
3780
3781                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3782                 flush_dcache_page(page);
3783
3784                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3785                                                 page, fsdata);
3786                 if (unlikely(status != copied)) {
3787                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3788                         if (unlikely(status < 0))
3789                                 break;
3790                 }
3791                 cond_resched();
3792
3793                 if (unlikely(status == 0)) {
3794                         /*
3795                          * A short copy made ->write_end() reject the
3796                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3797                          * halfway through, might be a race with munmap,
3798                          * might be severe memory pressure.
3799                          */
3800                         if (copied)
3801                                 bytes = copied;
3802                         goto again;
3803                 }
3804                 pos += status;
3805                 written += status;
3806
3807                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3808         } while (iov_iter_count(i));
3809
3810         return written ? written : status;
3811 }
3812 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3813
3814 /**
3815  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3816  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3817  * @from:       iov_iter with data to write
3818  *
3819  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3820  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3821  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3822  * do direct IO or a standard buffered write.
3823  *
3824  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3825  * object which does not need locking at all.
3826  *
3827  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3828  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3829  * avoid syncing under i_rwsem.
3830  *
3831  * Return:
3832  * * number of bytes written, even for truncated writes
3833  * * negative error code if no data has been written at all
3834  */
3835 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3836 {
3837         struct file *file = iocb->ki_filp;
3838         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3839         struct inode    *inode = mapping->host;
3840         ssize_t         written = 0;
3841         ssize_t         err;
3842         ssize_t         status;
3843
3844         /* We can write back this queue in page reclaim */
3845         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3846         err = file_remove_privs(file);
3847         if (err)
3848                 goto out;
3849
3850         err = file_update_time(file);
3851         if (err)
3852                 goto out;
3853
3854         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3855                 loff_t pos, endbyte;
3856
3857                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3858                 /*
3859                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3860                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3861                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3862                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3863                  * page-cache pages correctly).
3864                  */
3865                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3866                         goto out;
3867
3868                 pos = iocb->ki_pos;
3869                 status = generic_perform_write(iocb, from);
3870                 /*
3871                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3872                  * then we want to return the number of bytes which were
3873                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3874                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3875                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3876                  */
3877                 if (unlikely(status < 0)) {
3878                         err = status;
3879                         goto out;
3880                 }
3881                 /*
3882                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3883                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3884                  * semantics.
3885                  */
3886                 endbyte = pos + status - 1;
3887                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3888                 if (err == 0) {
3889                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3890                         written += status;
3891                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3892                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3893                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3894                 } else {
3895                         /*
3896                          * We don't know how much we wrote, so just return
3897                          * the number of bytes which were direct-written
3898                          */
3899                 }
3900         } else {
3901                 written = generic_perform_write(iocb, from);
3902                 if (likely(written > 0))
3903                         iocb->ki_pos += written;
3904         }
3905 out:
3906         current->backing_dev_info = NULL;
3907         return written ? written : err;
3908 }
3909 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3910
3911 /**
3912  * generic_file_write_iter - write data to a file
3913  * @iocb:       IO state structure
3914  * @from:       iov_iter with data to write
3915  *
3916  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3917  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3918  * and acquires i_rwsem as needed.
3919  * Return:
3920  * * negative error code if no data has been written at all of
3921  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3922  * * number of bytes written, even for truncated writes
3923  */
3924 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3925 {
3926         struct file *file = iocb->ki_filp;
3927         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3928         ssize_t ret;
3929
3930         inode_lock(inode);
3931         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3932         if (ret > 0)
3933                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3934         inode_unlock(inode);
3935
3936         if (ret > 0)
3937                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3938         return ret;
3939 }
3940 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3941
3942 /**
3943  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3944  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3945  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3946  *
3947  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3948  * (presumably at folio->private).
3949  *
3950  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3951  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3952  *
3953  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3954  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3955  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3956  *
3957  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3958  */
3959 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3960 {
3961         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3962
3963         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3964         if (folio_test_writeback(folio))
3965                 return false;
3966
3967         if (mapping && mapping->a_ops->release_folio)
3968                 return mapping->a_ops->release_folio(folio, gfp);
3969         return try_to_free_buffers(folio);
3970 }
3971 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);