26b722faf740a438e83b2ad8efee5e7a1c444793
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / hugetlb.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Generic hugetlb support.
4  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
5  */
6 #include <linux/list.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/seq_file.h>
10 #include <linux/sysctl.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/mmu_notifier.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/mempolicy.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/cpuset.h>
18 #include <linux/mutex.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sysfs.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/mmdebug.h>
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/rmap.h>
25 #include <linux/string_helpers.h>
26 #include <linux/swap.h>
27 #include <linux/swapops.h>
28 #include <linux/jhash.h>
29 #include <linux/numa.h>
30
31 #include <asm/page.h>
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/tlb.h>
34
35 #include <linux/io.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
38 #include <linux/node.h>
39 #include <linux/userfaultfd_k.h>
40 #include <linux/page_owner.h>
41 #include "internal.h"
42
43 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
44 unsigned int default_hstate_idx;
45 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
46 /*
47  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
48  * at boot time.
49  */
50 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
51
52 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
53
54 /* for command line parsing */
55 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
56 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
57 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
58 static bool __initdata parsed_valid_hugepagesz = true;
59
60 /*
61  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
62  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
63  */
64 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
65
66 /*
67  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
68  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
69  */
70 static int num_fault_mutexes;
71 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
72
73 /* Forward declaration */
74 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
75
76 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
77 {
78         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
79
80         spin_unlock(&spool->lock);
81
82         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
83          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
84          * free the subpool */
85         if (free) {
86                 if (spool->min_hpages != -1)
87                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
88                                                 -spool->min_hpages);
89                 kfree(spool);
90         }
91 }
92
93 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
94                                                 long min_hpages)
95 {
96         struct hugepage_subpool *spool;
97
98         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
99         if (!spool)
100                 return NULL;
101
102         spin_lock_init(&spool->lock);
103         spool->count = 1;
104         spool->max_hpages = max_hpages;
105         spool->hstate = h;
106         spool->min_hpages = min_hpages;
107
108         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
109                 kfree(spool);
110                 return NULL;
111         }
112         spool->rsv_hpages = min_hpages;
113
114         return spool;
115 }
116
117 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
118 {
119         spin_lock(&spool->lock);
120         BUG_ON(!spool->count);
121         spool->count--;
122         unlock_or_release_subpool(spool);
123 }
124
125 /*
126  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
127  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
128  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
129  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
130  * only be different than the passed value (delta) in the case where
131  * a subpool minimum size must be manitained.
132  */
133 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
134                                       long delta)
135 {
136         long ret = delta;
137
138         if (!spool)
139                 return ret;
140
141         spin_lock(&spool->lock);
142
143         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
144                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
145                         spool->used_hpages += delta;
146                 else {
147                         ret = -ENOMEM;
148                         goto unlock_ret;
149                 }
150         }
151
152         /* minimum size accounting */
153         if (spool->min_hpages != -1 && spool->rsv_hpages) {
154                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
155                         /*
156                          * Asking for more reserves than those already taken on
157                          * behalf of subpool.  Return difference.
158                          */
159                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
160                         spool->rsv_hpages = 0;
161                 } else {
162                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
163                         spool->rsv_hpages -= delta;
164                 }
165         }
166
167 unlock_ret:
168         spin_unlock(&spool->lock);
169         return ret;
170 }
171
172 /*
173  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
174  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
175  * The return value may only be different than the passed value (delta)
176  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
177  */
178 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
179                                        long delta)
180 {
181         long ret = delta;
182
183         if (!spool)
184                 return delta;
185
186         spin_lock(&spool->lock);
187
188         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
189                 spool->used_hpages -= delta;
190
191          /* minimum size accounting */
192         if (spool->min_hpages != -1 && spool->used_hpages < spool->min_hpages) {
193                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
194                         ret = 0;
195                 else
196                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
197
198                 spool->rsv_hpages += delta;
199                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
200                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
201         }
202
203         /*
204          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
205          * quota reference, free it now.
206          */
207         unlock_or_release_subpool(spool);
208
209         return ret;
210 }
211
212 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
213 {
214         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
215 }
216
217 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
218 {
219         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
220 }
221
222 /*
223  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
224  *                    across the pages in a mapping.
225  *
226  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
227  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
228  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
229  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
230  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
231  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
232  *
233  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
234  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
235  * represents the first element past the end of the region. This is used in
236  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
237  *
238  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
239  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
240  */
241 struct file_region {
242         struct list_head link;
243         long from;
244         long to;
245 };
246
247 /*
248  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
249  * map.  In the normal case, existing regions will be expanded
250  * to accommodate the specified range.  Sufficient regions should
251  * exist for expansion due to the previous call to region_chg
252  * with the same range.  However, it is possible that region_del
253  * could have been called after region_chg and modifed the map
254  * in such a way that no region exists to be expanded.  In this
255  * case, pull a region descriptor from the cache associated with
256  * the map and use that for the new range.
257  *
258  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
259  * number is greater than or equal to zero.
260  */
261 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
262 {
263         struct list_head *head = &resv->regions;
264         struct file_region *rg, *nrg, *trg;
265         long add = 0;
266
267         spin_lock(&resv->lock);
268         /* Locate the region we are either in or before. */
269         list_for_each_entry(rg, head, link)
270                 if (f <= rg->to)
271                         break;
272
273         /*
274          * If no region exists which can be expanded to include the
275          * specified range, the list must have been modified by an
276          * interleving call to region_del().  Pull a region descriptor
277          * from the cache and use it for this range.
278          */
279         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
280                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
281
282                 resv->region_cache_count--;
283                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
284                                         link);
285                 list_del(&nrg->link);
286
287                 nrg->from = f;
288                 nrg->to = t;
289                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
290
291                 add += t - f;
292                 goto out_locked;
293         }
294
295         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
296         if (f > rg->from)
297                 f = rg->from;
298
299         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
300         nrg = rg;
301         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
302                 if (&rg->link == head)
303                         break;
304                 if (rg->from > t)
305                         break;
306
307                 /* If this area reaches higher then extend our area to
308                  * include it completely.  If this is not the first area
309                  * which we intend to reuse, free it. */
310                 if (rg->to > t)
311                         t = rg->to;
312                 if (rg != nrg) {
313                         /* Decrement return value by the deleted range.
314                          * Another range will span this area so that by
315                          * end of routine add will be >= zero
316                          */
317                         add -= (rg->to - rg->from);
318                         list_del(&rg->link);
319                         kfree(rg);
320                 }
321         }
322
323         add += (nrg->from - f);         /* Added to beginning of region */
324         nrg->from = f;
325         add += t - nrg->to;             /* Added to end of region */
326         nrg->to = t;
327
328 out_locked:
329         resv->adds_in_progress--;
330         spin_unlock(&resv->lock);
331         VM_BUG_ON(add < 0);
332         return add;
333 }
334
335 /*
336  * Examine the existing reserve map and determine how many
337  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
338  * represented.  This routine is called before a subsequent
339  * call to region_add that will actually modify the reserve
340  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
341  * not change the number of huge pages represented by the
342  * map.  However, if the existing regions in the map can not
343  * be expanded to represent the new range, a new file_region
344  * structure is added to the map as a placeholder.  This is
345  * so that the subsequent region_add call will have all the
346  * regions it needs and will not fail.
347  *
348  * Upon entry, region_chg will also examine the cache of region descriptors
349  * associated with the map.  If there are not enough descriptors cached, one
350  * will be allocated for the in progress add operation.
351  *
352  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
353  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
354  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
355  * is needed and can not be allocated.
356  */
357 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
358 {
359         struct list_head *head = &resv->regions;
360         struct file_region *rg, *nrg = NULL;
361         long chg = 0;
362
363 retry:
364         spin_lock(&resv->lock);
365 retry_locked:
366         resv->adds_in_progress++;
367
368         /*
369          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
370          * the number of in progress add operations.
371          */
372         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
373                 struct file_region *trg;
374
375                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
376                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
377                 resv->adds_in_progress--;
378                 spin_unlock(&resv->lock);
379
380                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
381                 if (!trg) {
382                         kfree(nrg);
383                         return -ENOMEM;
384                 }
385
386                 spin_lock(&resv->lock);
387                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
388                 resv->region_cache_count++;
389                 goto retry_locked;
390         }
391
392         /* Locate the region we are before or in. */
393         list_for_each_entry(rg, head, link)
394                 if (f <= rg->to)
395                         break;
396
397         /* If we are below the current region then a new region is required.
398          * Subtle, allocate a new region at the position but make it zero
399          * size such that we can guarantee to record the reservation. */
400         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
401                 if (!nrg) {
402                         resv->adds_in_progress--;
403                         spin_unlock(&resv->lock);
404                         nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
405                         if (!nrg)
406                                 return -ENOMEM;
407
408                         nrg->from = f;
409                         nrg->to   = f;
410                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
411                         goto retry;
412                 }
413
414                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
415                 chg = t - f;
416                 goto out_nrg;
417         }
418
419         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
420         if (f > rg->from)
421                 f = rg->from;
422         chg = t - f;
423
424         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
425         list_for_each_entry(rg, rg->link.prev, link) {
426                 if (&rg->link == head)
427                         break;
428                 if (rg->from > t)
429                         goto out;
430
431                 /* We overlap with this area, if it extends further than
432                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
433                  * existing reservation. */
434                 if (rg->to > t) {
435                         chg += rg->to - t;
436                         t = rg->to;
437                 }
438                 chg -= rg->to - rg->from;
439         }
440
441 out:
442         spin_unlock(&resv->lock);
443         /*  We already know we raced and no longer need the new region */
444         kfree(nrg);
445         return chg;
446 out_nrg:
447         spin_unlock(&resv->lock);
448         return chg;
449 }
450
451 /*
452  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
453  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
454  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
455  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
456  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
457  *
458  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
459  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
460  * arguments will match the associated region_chg call.
461  */
462 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
463 {
464         spin_lock(&resv->lock);
465         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
466         resv->adds_in_progress--;
467         spin_unlock(&resv->lock);
468 }
469
470 /*
471  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
472  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
473  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
474  * and either trim, delete or split the existing regions.
475  *
476  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
477  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
478  * case where a region must be split, a new region descriptor must
479  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
480  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
481  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
482  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
483  */
484 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
485 {
486         struct list_head *head = &resv->regions;
487         struct file_region *rg, *trg;
488         struct file_region *nrg = NULL;
489         long del = 0;
490
491 retry:
492         spin_lock(&resv->lock);
493         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
494                 /*
495                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
496                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
497                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
498                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
499                  * at the beginning of the range to be deleted.
500                  */
501                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
502                         continue;
503
504                 if (rg->from >= t)
505                         break;
506
507                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
508                         /*
509                          * Check for an entry in the cache before dropping
510                          * lock and attempting allocation.
511                          */
512                         if (!nrg &&
513                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
514                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
515                                                         struct file_region,
516                                                         link);
517                                 list_del(&nrg->link);
518                                 resv->region_cache_count--;
519                         }
520
521                         if (!nrg) {
522                                 spin_unlock(&resv->lock);
523                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
524                                 if (!nrg)
525                                         return -ENOMEM;
526                                 goto retry;
527                         }
528
529                         del += t - f;
530
531                         /* New entry for end of split region */
532                         nrg->from = t;
533                         nrg->to = rg->to;
534                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
535
536                         /* Original entry is trimmed */
537                         rg->to = f;
538
539                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
540                         nrg = NULL;
541                         break;
542                 }
543
544                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
545                         del += rg->to - rg->from;
546                         list_del(&rg->link);
547                         kfree(rg);
548                         continue;
549                 }
550
551                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
552                         del += t - rg->from;
553                         rg->from = t;
554                 } else {                /* Trim end of region */
555                         del += rg->to - f;
556                         rg->to = f;
557                 }
558         }
559
560         spin_unlock(&resv->lock);
561         kfree(nrg);
562         return del;
563 }
564
565 /*
566  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
567  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
568  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
569  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
570  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
571  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
572  * counts.
573  */
574 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode)
575 {
576         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
577         long rsv_adjust;
578
579         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
580         if (rsv_adjust) {
581                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
582
583                 hugetlb_acct_memory(h, 1);
584         }
585 }
586
587 /*
588  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
589  * that intersect with the range [f, t).
590  */
591 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
592 {
593         struct list_head *head = &resv->regions;
594         struct file_region *rg;
595         long chg = 0;
596
597         spin_lock(&resv->lock);
598         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
599         list_for_each_entry(rg, head, link) {
600                 long seg_from;
601                 long seg_to;
602
603                 if (rg->to <= f)
604                         continue;
605                 if (rg->from >= t)
606                         break;
607
608                 seg_from = max(rg->from, f);
609                 seg_to = min(rg->to, t);
610
611                 chg += seg_to - seg_from;
612         }
613         spin_unlock(&resv->lock);
614
615         return chg;
616 }
617
618 /*
619  * Convert the address within this vma to the page offset within
620  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
621  */
622 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
623                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
624 {
625         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
626                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
627 }
628
629 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
630                                      unsigned long address)
631 {
632         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
633 }
634 EXPORT_SYMBOL_GPL(linear_hugepage_index);
635
636 /*
637  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
638  * cases this will be same size as used by the page table entries.
639  */
640 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
641 {
642         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pagesize)
643                 return vma->vm_ops->pagesize(vma);
644         return PAGE_SIZE;
645 }
646 EXPORT_SYMBOL_GPL(vma_kernel_pagesize);
647
648 /*
649  * Return the page size being used by the MMU to back a VMA. In the majority
650  * of cases, the page size used by the kernel matches the MMU size. On
651  * architectures where it differs, an architecture-specific 'strong'
652  * version of this symbol is required.
653  */
654 __weak unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
655 {
656         return vma_kernel_pagesize(vma);
657 }
658
659 /*
660  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
661  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
662  * alignment.
663  */
664 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
665 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
666 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
667
668 /*
669  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
670  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
671  * is guaranteed to have their future faults succeed.
672  *
673  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
674  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
675  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
676  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
677  *
678  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
679  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
680  * with the underlying file, this region map represents the backing file
681  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
682  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
683  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
684  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
685  * reservation ie. where pages have been instantiated.
686  */
687 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
688 {
689         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
690 }
691
692 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
693                                                         unsigned long value)
694 {
695         vma->vm_private_data = (void *)value;
696 }
697
698 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
699 {
700         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
701         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
702
703         if (!resv_map || !rg) {
704                 kfree(resv_map);
705                 kfree(rg);
706                 return NULL;
707         }
708
709         kref_init(&resv_map->refs);
710         spin_lock_init(&resv_map->lock);
711         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
712
713         resv_map->adds_in_progress = 0;
714
715         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
716         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
717         resv_map->region_cache_count = 1;
718
719         return resv_map;
720 }
721
722 void resv_map_release(struct kref *ref)
723 {
724         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
725         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
726         struct file_region *rg, *trg;
727
728         /* Clear out any active regions before we release the map. */
729         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
730
731         /* ... and any entries left in the cache */
732         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
733                 list_del(&rg->link);
734                 kfree(rg);
735         }
736
737         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
738
739         kfree(resv_map);
740 }
741
742 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
743 {
744         /*
745          * At inode evict time, i_mapping may not point to the original
746          * address space within the inode.  This original address space
747          * contains the pointer to the resv_map.  So, always use the
748          * address space embedded within the inode.
749          * The VERY common case is inode->mapping == &inode->i_data but,
750          * this may not be true for device special inodes.
751          */
752         return (struct resv_map *)(&inode->i_data)->private_data;
753 }
754
755 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
756 {
757         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
758         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
759                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
760                 struct inode *inode = mapping->host;
761
762                 return inode_resv_map(inode);
763
764         } else {
765                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
766                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
767         }
768 }
769
770 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
771 {
772         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
773         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
774
775         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
776                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
777 }
778
779 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
780 {
781         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
782         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
783
784         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
785 }
786
787 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
788 {
789         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
790
791         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
792 }
793
794 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
795 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
796 {
797         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
798         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
799                 vma->vm_private_data = (void *)0;
800 }
801
802 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
803 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
804 {
805         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
806                 /*
807                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
808                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
809                  * reserve count remains after releasing inode, because this
810                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
811                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
812                  * don't have any other solution to deal with this situation
813                  * properly, so add work-around here.
814                  */
815                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
816                         return true;
817                 else
818                         return false;
819         }
820
821         /* Shared mappings always use reserves */
822         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
823                 /*
824                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
825                  * be a region map for all pages.  The only situation where
826                  * there is no region map is if a hole was punched via
827                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
828                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
829                  */
830                 if (chg)
831                         return false;
832                 else
833                         return true;
834         }
835
836         /*
837          * Only the process that called mmap() has reserves for
838          * private mappings.
839          */
840         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER)) {
841                 /*
842                  * Like the shared case above, a hole punch or truncate
843                  * could have been performed on the private mapping.
844                  * Examine the value of chg to determine if reserves
845                  * actually exist or were previously consumed.
846                  * Very Subtle - The value of chg comes from a previous
847                  * call to vma_needs_reserves().  The reserve map for
848                  * private mappings has different (opposite) semantics
849                  * than that of shared mappings.  vma_needs_reserves()
850                  * has already taken this difference in semantics into
851                  * account.  Therefore, the meaning of chg is the same
852                  * as in the shared case above.  Code could easily be
853                  * combined, but keeping it separate draws attention to
854                  * subtle differences.
855                  */
856                 if (chg)
857                         return false;
858                 else
859                         return true;
860         }
861
862         return false;
863 }
864
865 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
866 {
867         int nid = page_to_nid(page);
868         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
869         h->free_huge_pages++;
870         h->free_huge_pages_node[nid]++;
871 }
872
873 static struct page *dequeue_huge_page_node_exact(struct hstate *h, int nid)
874 {
875         struct page *page;
876
877         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
878                 if (!PageHWPoison(page))
879                         break;
880         /*
881          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
882          * the allocation fails.
883          */
884         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
885                 return NULL;
886         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
887         set_page_refcounted(page);
888         h->free_huge_pages--;
889         h->free_huge_pages_node[nid]--;
890         return page;
891 }
892
893 static struct page *dequeue_huge_page_nodemask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask, int nid,
894                 nodemask_t *nmask)
895 {
896         unsigned int cpuset_mems_cookie;
897         struct zonelist *zonelist;
898         struct zone *zone;
899         struct zoneref *z;
900         int node = NUMA_NO_NODE;
901
902         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
903
904 retry_cpuset:
905         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
906         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nmask) {
907                 struct page *page;
908
909                 if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
910                         continue;
911                 /*
912                  * no need to ask again on the same node. Pool is node rather than
913                  * zone aware
914                  */
915                 if (zone_to_nid(zone) == node)
916                         continue;
917                 node = zone_to_nid(zone);
918
919                 page = dequeue_huge_page_node_exact(h, node);
920                 if (page)
921                         return page;
922         }
923         if (unlikely(read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
924                 goto retry_cpuset;
925
926         return NULL;
927 }
928
929 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
930 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
931 {
932         if (hugepage_movable_supported(h))
933                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
934         else
935                 return GFP_HIGHUSER;
936 }
937
938 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
939                                 struct vm_area_struct *vma,
940                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
941                                 long chg)
942 {
943         struct page *page;
944         struct mempolicy *mpol;
945         gfp_t gfp_mask;
946         nodemask_t *nodemask;
947         int nid;
948
949         /*
950          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
951          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
952          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
953          */
954         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
955                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
956                 goto err;
957
958         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
959         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
960                 goto err;
961
962         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
963         nid = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
964         page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, nodemask);
965         if (page && !avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, chg)) {
966                 SetPagePrivate(page);
967                 h->resv_huge_pages--;
968         }
969
970         mpol_cond_put(mpol);
971         return page;
972
973 err:
974         return NULL;
975 }
976
977 /*
978  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
979  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
980  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
981  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
982  * node for alloc or free.
983  */
984 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
985 {
986         nid = next_node_in(nid, *nodes_allowed);
987         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
988
989         return nid;
990 }
991
992 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
993 {
994         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
995                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
996         return nid;
997 }
998
999 /*
1000  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
1001  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
1002  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
1003  * mask.
1004  */
1005 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
1006                                         nodemask_t *nodes_allowed)
1007 {
1008         int nid;
1009
1010         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1011
1012         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
1013         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1014
1015         return nid;
1016 }
1017
1018 /*
1019  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
1020  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
1021  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
1022  * that the next attempt to free addresses the next node.
1023  */
1024 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1025 {
1026         int nid;
1027
1028         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1029
1030         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
1031         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1032
1033         return nid;
1034 }
1035
1036 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
1037         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1038                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1039                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
1040                 nr_nodes--)
1041
1042 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
1043         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1044                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1045                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1046                 nr_nodes--)
1047
1048 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE
1049 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1050                                         unsigned int order)
1051 {
1052         int i;
1053         int nr_pages = 1 << order;
1054         struct page *p = page + 1;
1055
1056         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1057         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1058                 clear_compound_head(p);
1059                 set_page_refcounted(p);
1060         }
1061
1062         set_compound_order(page, 0);
1063         __ClearPageHead(page);
1064 }
1065
1066 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1067 {
1068         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1069 }
1070
1071 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
1072 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1073                 int nid, nodemask_t *nodemask)
1074 {
1075         unsigned long nr_pages = 1UL << huge_page_order(h);
1076
1077         return alloc_contig_pages(nr_pages, gfp_mask, nid, nodemask);
1078 }
1079
1080 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1081 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1082 #else /* !CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1083 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1084                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1085 {
1086         return NULL;
1087 }
1088 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1089
1090 #else /* !CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE */
1091 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1092                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1093 {
1094         return NULL;
1095 }
1096 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1097 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1098                                                 unsigned int order) { }
1099 #endif
1100
1101 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1102 {
1103         int i;
1104
1105         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
1106                 return;
1107
1108         h->nr_huge_pages--;
1109         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1110         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h); i++) {
1111                 page[i].flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1112                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1113                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1114                                 1 << PG_writeback);
1115         }
1116         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1117         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1118         set_page_refcounted(page);
1119         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1120                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1121                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1122         } else {
1123                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1124         }
1125 }
1126
1127 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1128 {
1129         struct hstate *h;
1130
1131         for_each_hstate(h) {
1132                 if (huge_page_size(h) == size)
1133                         return h;
1134         }
1135         return NULL;
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1140  * to hstate->hugepage_activelist.)
1141  *
1142  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1143  */
1144 bool page_huge_active(struct page *page)
1145 {
1146         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page), page);
1147         return PageHead(page) && PagePrivate(&page[1]);
1148 }
1149
1150 /* never called for tail page */
1151 static void set_page_huge_active(struct page *page)
1152 {
1153         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1154         SetPagePrivate(&page[1]);
1155 }
1156
1157 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1158 {
1159         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1160         ClearPagePrivate(&page[1]);
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Internal hugetlb specific page flag. Do not use outside of the hugetlb
1165  * code
1166  */
1167 static inline bool PageHugeTemporary(struct page *page)
1168 {
1169         if (!PageHuge(page))
1170                 return false;
1171
1172         return (unsigned long)page[2].mapping == -1U;
1173 }
1174
1175 static inline void SetPageHugeTemporary(struct page *page)
1176 {
1177         page[2].mapping = (void *)-1U;
1178 }
1179
1180 static inline void ClearPageHugeTemporary(struct page *page)
1181 {
1182         page[2].mapping = NULL;
1183 }
1184
1185 void free_huge_page(struct page *page)
1186 {
1187         /*
1188          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1189          * compound page destructor.
1190          */
1191         struct hstate *h = page_hstate(page);
1192         int nid = page_to_nid(page);
1193         struct hugepage_subpool *spool =
1194                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1195         bool restore_reserve;
1196
1197         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1198         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1199
1200         set_page_private(page, 0);
1201         page->mapping = NULL;
1202         restore_reserve = PagePrivate(page);
1203         ClearPagePrivate(page);
1204
1205         /*
1206          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1207          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1208          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1209          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1210          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1211          * remove the reserved page from the subpool.
1212          */
1213         if (!restore_reserve) {
1214                 /*
1215                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1216                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1217                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1218                  * operation.
1219                  */
1220                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1221                         restore_reserve = true;
1222         }
1223
1224         spin_lock(&hugetlb_lock);
1225         clear_page_huge_active(page);
1226         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1227                                      pages_per_huge_page(h), page);
1228         if (restore_reserve)
1229                 h->resv_huge_pages++;
1230
1231         if (PageHugeTemporary(page)) {
1232                 list_del(&page->lru);
1233                 ClearPageHugeTemporary(page);
1234                 update_and_free_page(h, page);
1235         } else if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1236                 /* remove the page from active list */
1237                 list_del(&page->lru);
1238                 update_and_free_page(h, page);
1239                 h->surplus_huge_pages--;
1240                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1241         } else {
1242                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1243                 enqueue_huge_page(h, page);
1244         }
1245         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1246 }
1247
1248 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1249 {
1250         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1251         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1252         spin_lock(&hugetlb_lock);
1253         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1254         h->nr_huge_pages++;
1255         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1256         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1257 }
1258
1259 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1260 {
1261         int i;
1262         int nr_pages = 1 << order;
1263         struct page *p = page + 1;
1264
1265         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1266         set_compound_order(page, order);
1267         __ClearPageReserved(page);
1268         __SetPageHead(page);
1269         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1270                 /*
1271                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1272                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1273                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1274                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1275                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1276                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1277                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1278                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1279                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1280                  * after get_user_pages().
1281                  */
1282                 __ClearPageReserved(p);
1283                 set_page_count(p, 0);
1284                 set_compound_head(p, page);
1285         }
1286         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1291  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1292  * details.
1293  */
1294 int PageHuge(struct page *page)
1295 {
1296         if (!PageCompound(page))
1297                 return 0;
1298
1299         page = compound_head(page);
1300         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1303
1304 /*
1305  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1306  * normal or transparent huge pages.
1307  */
1308 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1309 {
1310         if (!PageHead(page_head))
1311                 return 0;
1312
1313         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1314 }
1315
1316 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1317 {
1318         struct page *page_head = compound_head(page);
1319         pgoff_t index = page_index(page_head);
1320         unsigned long compound_idx;
1321
1322         if (!PageHuge(page_head))
1323                 return page_index(page);
1324
1325         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1326                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1327         else
1328                 compound_idx = page - page_head;
1329
1330         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1331 }
1332
1333 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1334                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1335                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1336 {
1337         int order = huge_page_order(h);
1338         struct page *page;
1339         bool alloc_try_hard = true;
1340
1341         /*
1342          * By default we always try hard to allocate the page with
1343          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1344          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1345          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1346          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1347          */
1348         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1349                 alloc_try_hard = false;
1350         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1351         if (alloc_try_hard)
1352                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1353         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1354                 nid = numa_mem_id();
1355         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1356         if (page)
1357                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1358         else
1359                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1360
1361         /*
1362          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1363          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1364          * normal 'try hard' allocations.
1365          */
1366         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1367                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1368
1369         /*
1370          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1371          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1372          * overall state change.
1373          */
1374         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1375                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1376
1377         return page;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1382  * should use this function to get new hugetlb pages
1383  */
1384 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1385                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1386                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1387 {
1388         struct page *page;
1389
1390         if (hstate_is_gigantic(h))
1391                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1392         else
1393                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1394                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1395         if (!page)
1396                 return NULL;
1397
1398         if (hstate_is_gigantic(h))
1399                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1400         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1401
1402         return page;
1403 }
1404
1405 /*
1406  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1407  * manner.
1408  */
1409 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1410                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1411 {
1412         struct page *page;
1413         int nr_nodes, node;
1414         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1415
1416         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1417                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1418                                                 node_alloc_noretry);
1419                 if (page)
1420                         break;
1421         }
1422
1423         if (!page)
1424                 return 0;
1425
1426         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1427
1428         return 1;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Free huge page from pool from next node to free.
1433  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1434  * balanced over allowed nodes.
1435  * Called with hugetlb_lock locked.
1436  */
1437 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1438                                                          bool acct_surplus)
1439 {
1440         int nr_nodes, node;
1441         int ret = 0;
1442
1443         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1444                 /*
1445                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1446                  * nodes with surplus pages.
1447                  */
1448                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1449                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1450                         struct page *page =
1451                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1452                                           struct page, lru);
1453                         list_del(&page->lru);
1454                         h->free_huge_pages--;
1455                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1456                         if (acct_surplus) {
1457                                 h->surplus_huge_pages--;
1458                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1459                         }
1460                         update_and_free_page(h, page);
1461                         ret = 1;
1462                         break;
1463                 }
1464         }
1465
1466         return ret;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1471  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1472  * This function returns values like below:
1473  *
1474  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1475  *          (allocated or reserved.)
1476  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1477  *          hugepage (considered as already dissolved)
1478  */
1479 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1480 {
1481         int rc = -EBUSY;
1482
1483         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1484         if (!PageHuge(page))
1485                 return 0;
1486
1487         spin_lock(&hugetlb_lock);
1488         if (!PageHuge(page)) {
1489                 rc = 0;
1490                 goto out;
1491         }
1492
1493         if (!page_count(page)) {
1494                 struct page *head = compound_head(page);
1495                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1496                 int nid = page_to_nid(head);
1497                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1498                         goto out;
1499                 /*
1500                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1501                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1502                  */
1503                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1504                         SetPageHWPoison(page);
1505                         ClearPageHWPoison(head);
1506                 }
1507                 list_del(&head->lru);
1508                 h->free_huge_pages--;
1509                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1510                 h->max_huge_pages--;
1511                 update_and_free_page(h, head);
1512                 rc = 0;
1513         }
1514 out:
1515         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1516         return rc;
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1521  * make specified memory blocks removable from the system.
1522  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1523  * part of it lies within the given range.
1524  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1525  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1526  */
1527 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1528 {
1529         unsigned long pfn;
1530         struct page *page;
1531         int rc = 0;
1532
1533         if (!hugepages_supported())
1534                 return rc;
1535
1536         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1537                 page = pfn_to_page(pfn);
1538                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1539                 if (rc)
1540                         break;
1541         }
1542
1543         return rc;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1548  */
1549 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1550                 int nid, nodemask_t *nmask)
1551 {
1552         struct page *page = NULL;
1553
1554         if (hstate_is_gigantic(h))
1555                 return NULL;
1556
1557         spin_lock(&hugetlb_lock);
1558         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1559                 goto out_unlock;
1560         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1561
1562         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1563         if (!page)
1564                 return NULL;
1565
1566         spin_lock(&hugetlb_lock);
1567         /*
1568          * We could have raced with the pool size change.
1569          * Double check that and simply deallocate the new page
1570          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1571          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1572          * codeflow
1573          */
1574         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1575                 SetPageHugeTemporary(page);
1576                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1577                 put_page(page);
1578                 return NULL;
1579         } else {
1580                 h->surplus_huge_pages++;
1581                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1582         }
1583
1584 out_unlock:
1585         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1586
1587         return page;
1588 }
1589
1590 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1591                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1592 {
1593         struct page *page;
1594
1595         if (hstate_is_gigantic(h))
1596                 return NULL;
1597
1598         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1599         if (!page)
1600                 return NULL;
1601
1602         /*
1603          * We do not account these pages as surplus because they are only
1604          * temporary and will be released properly on the last reference
1605          */
1606         SetPageHugeTemporary(page);
1607
1608         return page;
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1613  */
1614 static
1615 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1616                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1617 {
1618         struct page *page;
1619         struct mempolicy *mpol;
1620         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1621         int nid;
1622         nodemask_t *nodemask;
1623
1624         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1625         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1626         mpol_cond_put(mpol);
1627
1628         return page;
1629 }
1630
1631 /* page migration callback function */
1632 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1633 {
1634         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1635         struct page *page = NULL;
1636
1637         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1638                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1639
1640         spin_lock(&hugetlb_lock);
1641         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1642                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1643         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1644
1645         if (!page)
1646                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1647
1648         return page;
1649 }
1650
1651 /* page migration callback function */
1652 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1653                 nodemask_t *nmask)
1654 {
1655         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1656
1657         spin_lock(&hugetlb_lock);
1658         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1659                 struct page *page;
1660
1661                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1662                 if (page) {
1663                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1664                         return page;
1665                 }
1666         }
1667         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1668
1669         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1670 }
1671
1672 /* mempolicy aware migration callback */
1673 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1674                 unsigned long address)
1675 {
1676         struct mempolicy *mpol;
1677         nodemask_t *nodemask;
1678         struct page *page;
1679         gfp_t gfp_mask;
1680         int node;
1681
1682         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1683         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1684         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1685         mpol_cond_put(mpol);
1686
1687         return page;
1688 }
1689
1690 /*
1691  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1692  * of size 'delta'.
1693  */
1694 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1695 {
1696         struct list_head surplus_list;
1697         struct page *page, *tmp;
1698         int ret, i;
1699         int needed, allocated;
1700         bool alloc_ok = true;
1701
1702         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1703         if (needed <= 0) {
1704                 h->resv_huge_pages += delta;
1705                 return 0;
1706         }
1707
1708         allocated = 0;
1709         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1710
1711         ret = -ENOMEM;
1712 retry:
1713         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1714         for (i = 0; i < needed; i++) {
1715                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1716                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1717                 if (!page) {
1718                         alloc_ok = false;
1719                         break;
1720                 }
1721                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1722                 cond_resched();
1723         }
1724         allocated += i;
1725
1726         /*
1727          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1728          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1729          */
1730         spin_lock(&hugetlb_lock);
1731         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1732                         (h->free_huge_pages + allocated);
1733         if (needed > 0) {
1734                 if (alloc_ok)
1735                         goto retry;
1736                 /*
1737                  * We were not able to allocate enough pages to
1738                  * satisfy the entire reservation so we free what
1739                  * we've allocated so far.
1740                  */
1741                 goto free;
1742         }
1743         /*
1744          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1745          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1746          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1747          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1748          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1749          * before they are reserved.
1750          */
1751         needed += allocated;
1752         h->resv_huge_pages += delta;
1753         ret = 0;
1754
1755         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1756         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1757                 if ((--needed) < 0)
1758                         break;
1759                 /*
1760                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1761                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1762                  */
1763                 put_page_testzero(page);
1764                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1765                 enqueue_huge_page(h, page);
1766         }
1767 free:
1768         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1769
1770         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1771         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1772                 put_page(page);
1773         spin_lock(&hugetlb_lock);
1774
1775         return ret;
1776 }
1777
1778 /*
1779  * This routine has two main purposes:
1780  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1781  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1782  *    to the associated reservation map.
1783  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1784  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1785  *
1786  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1787  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1788  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1789  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1790  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1791  */
1792 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1793                                         unsigned long unused_resv_pages)
1794 {
1795         unsigned long nr_pages;
1796
1797         /* Cannot return gigantic pages currently */
1798         if (hstate_is_gigantic(h))
1799                 goto out;
1800
1801         /*
1802          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1803          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1804          */
1805         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1806
1807         /*
1808          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1809          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1810          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1811          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1812          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1813          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1814          *
1815          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1816          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1817          * to cover subsequent pages we may free.
1818          */
1819         while (nr_pages--) {
1820                 h->resv_huge_pages--;
1821                 unused_resv_pages--;
1822                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1823                         goto out;
1824                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1825         }
1826
1827 out:
1828         /* Fully uncommit the reservation */
1829         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1830 }
1831
1832
1833 /*
1834  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1835  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1836  *
1837  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1838  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1839  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1840  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1841  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1842  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1843  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1844  * is called in such cases.
1845  *
1846  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1847  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1848  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1849  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1850  * take appropriate action.
1851  *
1852  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1853  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1854  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1855  * reservation exists.
1856  */
1857 enum vma_resv_mode {
1858         VMA_NEEDS_RESV,
1859         VMA_COMMIT_RESV,
1860         VMA_END_RESV,
1861         VMA_ADD_RESV,
1862 };
1863 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1864                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1865                                 enum vma_resv_mode mode)
1866 {
1867         struct resv_map *resv;
1868         pgoff_t idx;
1869         long ret;
1870
1871         resv = vma_resv_map(vma);
1872         if (!resv)
1873                 return 1;
1874
1875         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1876         switch (mode) {
1877         case VMA_NEEDS_RESV:
1878                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1879                 break;
1880         case VMA_COMMIT_RESV:
1881                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1882                 break;
1883         case VMA_END_RESV:
1884                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1885                 ret = 0;
1886                 break;
1887         case VMA_ADD_RESV:
1888                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1889                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1890                 else {
1891                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
1892                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
1893                 }
1894                 break;
1895         default:
1896                 BUG();
1897         }
1898
1899         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1900                 return ret;
1901         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
1902                 /*
1903                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
1904                  * However, a file associated with mapping could have been
1905                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
1906                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
1907                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
1908                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
1909                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
1910                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
1911                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
1912                  * return value of this routine is the opposite of the
1913                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
1914                  */
1915                 if (ret)
1916                         return 0;
1917                 else
1918                         return 1;
1919         }
1920         else
1921                 return ret < 0 ? ret : 0;
1922 }
1923
1924 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1925                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1926 {
1927         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
1928 }
1929
1930 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
1931                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1932 {
1933         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
1934 }
1935
1936 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
1937                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1938 {
1939         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
1940 }
1941
1942 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
1943                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1944 {
1945         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
1950  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
1951  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
1952  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
1953  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
1954  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
1955  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
1956  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
1957  * to be made by free_huge_page.
1958  */
1959 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
1960                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1961                         struct page *page)
1962 {
1963         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
1964                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
1965
1966                 if (unlikely(rc < 0)) {
1967                         /*
1968                          * Rare out of memory condition in reserve map
1969                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
1970                          * global reserve count will not be incremented
1971                          * by free_huge_page.  This will make it appear
1972                          * as though the reservation for this page was
1973                          * consumed.  This may prevent the task from
1974                          * faulting in the page at a later time.  This
1975                          * is better than inconsistent global huge page
1976                          * accounting of reserve counts.
1977                          */
1978                         ClearPagePrivate(page);
1979                 } else if (rc) {
1980                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
1981                         if (unlikely(rc < 0))
1982                                 /*
1983                                  * See above comment about rare out of
1984                                  * memory condition.
1985                                  */
1986                                 ClearPagePrivate(page);
1987                 } else
1988                         vma_end_reservation(h, vma, address);
1989         }
1990 }
1991
1992 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
1993                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
1994 {
1995         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
1996         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
1997         struct page *page;
1998         long map_chg, map_commit;
1999         long gbl_chg;
2000         int ret, idx;
2001         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2002
2003         idx = hstate_index(h);
2004         /*
2005          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2006          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2007          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2008          */
2009         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2010         if (map_chg < 0)
2011                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2012
2013         /*
2014          * Processes that did not create the mapping will have no
2015          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2016          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2017          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2018          * checked against any subpool limit.
2019          */
2020         if (map_chg || avoid_reserve) {
2021                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2022                 if (gbl_chg < 0) {
2023                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2024                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2025                 }
2026
2027                 /*
2028                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2029                  * map, there could be reservations associated with the
2030                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2031                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2032                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2033                  * the subpool reservations.
2034                  */
2035                 if (avoid_reserve)
2036                         gbl_chg = 1;
2037         }
2038
2039         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2040         if (ret)
2041                 goto out_subpool_put;
2042
2043         spin_lock(&hugetlb_lock);
2044         /*
2045          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2046          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2047          * a reservation exists for the allocation.
2048          */
2049         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2050         if (!page) {
2051                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2052                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2053                 if (!page)
2054                         goto out_uncharge_cgroup;
2055                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2056                         SetPagePrivate(page);
2057                         h->resv_huge_pages--;
2058                 }
2059                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2060                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2061                 /* Fall through */
2062         }
2063         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2064         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2065
2066         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2067
2068         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2069         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2070                 /*
2071                  * The page was added to the reservation map between
2072                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2073                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2074                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2075                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2076                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2077                  * no longer applies.
2078                  */
2079                 long rsv_adjust;
2080
2081                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2082                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2083         }
2084         return page;
2085
2086 out_uncharge_cgroup:
2087         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2088 out_subpool_put:
2089         if (map_chg || avoid_reserve)
2090                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2091         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2092         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2093 }
2094
2095 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2096         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2097 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2098 {
2099         struct huge_bootmem_page *m;
2100         int nr_nodes, node;
2101
2102         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2103                 void *addr;
2104
2105                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2106                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2107                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2108                 if (addr) {
2109                         /*
2110                          * Use the beginning of the huge page to store the
2111                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2112                          * puts them into the mem_map).
2113                          */
2114                         m = addr;
2115                         goto found;
2116                 }
2117         }
2118         return 0;
2119
2120 found:
2121         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2122         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2123         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2124         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2125         m->hstate = h;
2126         return 1;
2127 }
2128
2129 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2130                 unsigned int order)
2131 {
2132         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2133                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2134         else
2135                 prep_compound_page(page, order);
2136 }
2137
2138 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2139 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2140 {
2141         struct huge_bootmem_page *m;
2142
2143         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2144                 struct page *page = virt_to_page(m);
2145                 struct hstate *h = m->hstate;
2146
2147                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2148                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2149                 WARN_ON(PageReserved(page));
2150                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2151                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2152
2153                 /*
2154                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2155                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2156                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2157                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2158                  */
2159                 if (hstate_is_gigantic(h))
2160                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2161                 cond_resched();
2162         }
2163 }
2164
2165 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2166 {
2167         unsigned long i;
2168         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2169
2170         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2171                 /*
2172                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2173                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2174                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2175                  * time, we are likely in bigger trouble.
2176                  */
2177                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2178                                                 GFP_KERNEL);
2179         } else {
2180                 /* allocations done at boot time */
2181                 node_alloc_noretry = NULL;
2182         }
2183
2184         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2185         if (node_alloc_noretry)
2186                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2187
2188         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2189                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2190                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2191                                 break;
2192                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2193                                          &node_states[N_MEMORY],
2194                                          node_alloc_noretry))
2195                         break;
2196                 cond_resched();
2197         }
2198         if (i < h->max_huge_pages) {
2199                 char buf[32];
2200
2201                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2202                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2203                         h->max_huge_pages, buf, i);
2204                 h->max_huge_pages = i;
2205         }
2206
2207         kfree(node_alloc_noretry);
2208 }
2209
2210 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2211 {
2212         struct hstate *h;
2213
2214         for_each_hstate(h) {
2215                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2216                         minimum_order = huge_page_order(h);
2217
2218                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2219                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2220                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2221         }
2222         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2223 }
2224
2225 static void __init report_hugepages(void)
2226 {
2227         struct hstate *h;
2228
2229         for_each_hstate(h) {
2230                 char buf[32];
2231
2232                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2233                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2234                         buf, h->free_huge_pages);
2235         }
2236 }
2237
2238 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2239 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2240                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2241 {
2242         int i;
2243
2244         if (hstate_is_gigantic(h))
2245                 return;
2246
2247         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2248                 struct page *page, *next;
2249                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2250                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2251                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2252                                 return;
2253                         if (PageHighMem(page))
2254                                 continue;
2255                         list_del(&page->lru);
2256                         update_and_free_page(h, page);
2257                         h->free_huge_pages--;
2258                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2259                 }
2260         }
2261 }
2262 #else
2263 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2264                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2265 {
2266 }
2267 #endif
2268
2269 /*
2270  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2271  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2272  * Returns 1 if an adjustment was made.
2273  */
2274 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2275                                 int delta)
2276 {
2277         int nr_nodes, node;
2278
2279         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2280
2281         if (delta < 0) {
2282                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2283                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2284                                 goto found;
2285                 }
2286         } else {
2287                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2288                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2289                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2290                                 goto found;
2291                 }
2292         }
2293         return 0;
2294
2295 found:
2296         h->surplus_huge_pages += delta;
2297         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2298         return 1;
2299 }
2300
2301 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2302 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2303                               nodemask_t *nodes_allowed)
2304 {
2305         unsigned long min_count, ret;
2306         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2307
2308         /*
2309          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2310          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2311          * the requested huge pages.
2312          */
2313         if (node_alloc_noretry)
2314                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2315         else
2316                 return -ENOMEM;
2317
2318         spin_lock(&hugetlb_lock);
2319
2320         /*
2321          * Check for a node specific request.
2322          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2323          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2324          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2325          */
2326         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2327                 unsigned long old_count = count;
2328
2329                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2330                 /*
2331                  * User may have specified a large count value which caused the
2332                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2333                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2334                  * largest possible value to align with their intention.
2335                  */
2336                 if (count < old_count)
2337                         count = ULONG_MAX;
2338         }
2339
2340         /*
2341          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2342          * page range allocation.
2343          * If the system does not provide this feature, return an error when
2344          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2345          * boottime allocated gigantic pages.
2346          */
2347         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2348                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2349                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2350                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2351                         return -EINVAL;
2352                 }
2353                 /* Fall through to decrease pool */
2354         }
2355
2356         /*
2357          * Increase the pool size
2358          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2359          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2360          *
2361          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2362          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2363          * not critical, though, it just means the overall size of the
2364          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2365          * within all the constraints specified by the sysctls.
2366          */
2367         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2368                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2369                         break;
2370         }
2371
2372         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2373                 /*
2374                  * If this allocation races such that we no longer need the
2375                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2376                  * and reducing the surplus.
2377                  */
2378                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2379
2380                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2381                 cond_resched();
2382
2383                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2384                                                 node_alloc_noretry);
2385                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2386                 if (!ret)
2387                         goto out;
2388
2389                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2390                 if (signal_pending(current))
2391                         goto out;
2392         }
2393
2394         /*
2395          * Decrease the pool size
2396          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2397          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2398          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2399          * to the desired size as pages become free.
2400          *
2401          * By placing pages into the surplus state independent of the
2402          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2403          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2404          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2405          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2406          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2407          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2408          */
2409         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2410         min_count = max(count, min_count);
2411         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2412         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2413                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2414                         break;
2415                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2416         }
2417         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2418                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2419                         break;
2420         }
2421 out:
2422         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2423         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2424
2425         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2426
2427         return 0;
2428 }
2429
2430 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2431         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2432
2433 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2434         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2435                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2436
2437 static struct kobject *hugepages_kobj;
2438 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2439
2440 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2441
2442 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2443 {
2444         int i;
2445
2446         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2447                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2448                         if (nidp)
2449                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2450                         return &hstates[i];
2451                 }
2452
2453         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2454 }
2455
2456 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2457                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2458 {
2459         struct hstate *h;
2460         unsigned long nr_huge_pages;
2461         int nid;
2462
2463         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2464         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2465                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2466         else
2467                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2468
2469         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2470 }
2471
2472 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2473                                            struct hstate *h, int nid,
2474                                            unsigned long count, size_t len)
2475 {
2476         int err;
2477         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2478
2479         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2480                 return -EINVAL;
2481
2482         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2483                 /*
2484                  * global hstate attribute
2485                  */
2486                 if (!(obey_mempolicy &&
2487                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2488                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2489                 else
2490                         n_mask = &nodes_allowed;
2491         } else {
2492                 /*
2493                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2494                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2495                  */
2496                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2497                 n_mask = &nodes_allowed;
2498         }
2499
2500         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2501
2502         return err ? err : len;
2503 }
2504
2505 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2506                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2507                                          size_t len)
2508 {
2509         struct hstate *h;
2510         unsigned long count;
2511         int nid;
2512         int err;
2513
2514         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2515         if (err)
2516                 return err;
2517
2518         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2519         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2520 }
2521
2522 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2523                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2524 {
2525         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2526 }
2527
2528 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2529                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2530 {
2531         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2532 }
2533 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2534
2535 #ifdef CONFIG_NUMA
2536
2537 /*
2538  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2539  * huge page alloc/free.
2540  */
2541 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2542                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2543 {
2544         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2545 }
2546
2547 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2548                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2549 {
2550         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2551 }
2552 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2553 #endif
2554
2555
2556 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2557                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2558 {
2559         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2560         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2561 }
2562
2563 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2564                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2565 {
2566         int err;
2567         unsigned long input;
2568         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2569
2570         if (hstate_is_gigantic(h))
2571                 return -EINVAL;
2572
2573         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2574         if (err)
2575                 return err;
2576
2577         spin_lock(&hugetlb_lock);
2578         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2579         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2580
2581         return count;
2582 }
2583 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2584
2585 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2586                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2587 {
2588         struct hstate *h;
2589         unsigned long free_huge_pages;
2590         int nid;
2591
2592         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2593         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2594                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2595         else
2596                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2597
2598         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2599 }
2600 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2601
2602 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2603                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2604 {
2605         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2606         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2607 }
2608 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2609
2610 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2611                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2612 {
2613         struct hstate *h;
2614         unsigned long surplus_huge_pages;
2615         int nid;
2616
2617         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2618         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2619                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2620         else
2621                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2622
2623         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2624 }
2625 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2626
2627 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2628         &nr_hugepages_attr.attr,
2629         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2630         &free_hugepages_attr.attr,
2631         &resv_hugepages_attr.attr,
2632         &surplus_hugepages_attr.attr,
2633 #ifdef CONFIG_NUMA
2634         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2635 #endif
2636         NULL,
2637 };
2638
2639 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2640         .attrs = hstate_attrs,
2641 };
2642
2643 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2644                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2645                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2646 {
2647         int retval;
2648         int hi = hstate_index(h);
2649
2650         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2651         if (!hstate_kobjs[hi])
2652                 return -ENOMEM;
2653
2654         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2655         if (retval)
2656                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2657
2658         return retval;
2659 }
2660
2661 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2662 {
2663         struct hstate *h;
2664         int err;
2665
2666         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2667         if (!hugepages_kobj)
2668                 return;
2669
2670         for_each_hstate(h) {
2671                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2672                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2673                 if (err)
2674                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2675         }
2676 }
2677
2678 #ifdef CONFIG_NUMA
2679
2680 /*
2681  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2682  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2683  * index of a node device or _hstate == node id.
2684  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2685  * the base kernel, on the hugetlb module.
2686  */
2687 struct node_hstate {
2688         struct kobject          *hugepages_kobj;
2689         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2690 };
2691 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2692
2693 /*
2694  * A subset of global hstate attributes for node devices
2695  */
2696 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2697         &nr_hugepages_attr.attr,
2698         &free_hugepages_attr.attr,
2699         &surplus_hugepages_attr.attr,
2700         NULL,
2701 };
2702
2703 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2704         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2705 };
2706
2707 /*
2708  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2709  * Returns node id via non-NULL nidp.
2710  */
2711 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2712 {
2713         int nid;
2714
2715         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2716                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2717                 int i;
2718                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2719                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2720                                 if (nidp)
2721                                         *nidp = nid;
2722                                 return &hstates[i];
2723                         }
2724         }
2725
2726         BUG();
2727         return NULL;
2728 }
2729
2730 /*
2731  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2732  * No-op if no hstate attributes attached.
2733  */
2734 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2735 {
2736         struct hstate *h;
2737         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2738
2739         if (!nhs->hugepages_kobj)
2740                 return;         /* no hstate attributes */
2741
2742         for_each_hstate(h) {
2743                 int idx = hstate_index(h);
2744                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2745                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2746                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2747                 }
2748         }
2749
2750         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2751         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2752 }
2753
2754
2755 /*
2756  * Register hstate attributes for a single node device.
2757  * No-op if attributes already registered.
2758  */
2759 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2760 {
2761         struct hstate *h;
2762         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2763         int err;
2764
2765         if (nhs->hugepages_kobj)
2766                 return;         /* already allocated */
2767
2768         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2769                                                         &node->dev.kobj);
2770         if (!nhs->hugepages_kobj)
2771                 return;
2772
2773         for_each_hstate(h) {
2774                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2775                                                 nhs->hstate_kobjs,
2776                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2777                 if (err) {
2778                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2779                                 h->name, node->dev.id);
2780                         hugetlb_unregister_node(node);
2781                         break;
2782                 }
2783         }
2784 }
2785
2786 /*
2787  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2788  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2789  * registered their associated device by this time.
2790  */
2791 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2792 {
2793         int nid;
2794
2795         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2796                 struct node *node = node_devices[nid];
2797                 if (node->dev.id == nid)
2798                         hugetlb_register_node(node);
2799         }
2800
2801         /*
2802          * Let the node device driver know we're here so it can
2803          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2804          */
2805         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2806                                      hugetlb_unregister_node);
2807 }
2808 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2809
2810 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2811 {
2812         BUG();
2813         if (nidp)
2814                 *nidp = -1;
2815         return NULL;
2816 }
2817
2818 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2819
2820 #endif
2821
2822 static int __init hugetlb_init(void)
2823 {
2824         int i;
2825
2826         if (!hugepages_supported())
2827                 return 0;
2828
2829         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2830                 if (default_hstate_size != 0) {
2831                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
2832                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
2833                 }
2834
2835                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2836                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2837                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2838         }
2839         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2840         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2841                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2842                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2843         }
2844
2845         hugetlb_init_hstates();
2846         gather_bootmem_prealloc();
2847         report_hugepages();
2848
2849         hugetlb_sysfs_init();
2850         hugetlb_register_all_nodes();
2851         hugetlb_cgroup_file_init();
2852
2853 #ifdef CONFIG_SMP
2854         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2855 #else
2856         num_fault_mutexes = 1;
2857 #endif
2858         hugetlb_fault_mutex_table =
2859                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
2860                               GFP_KERNEL);
2861         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2862
2863         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2864                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2865         return 0;
2866 }
2867 subsys_initcall(hugetlb_init);
2868
2869 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2870 void __init hugetlb_bad_size(void)
2871 {
2872         parsed_valid_hugepagesz = false;
2873 }
2874
2875 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2876 {
2877         struct hstate *h;
2878         unsigned long i;
2879
2880         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2881                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2882                 return;
2883         }
2884         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2885         BUG_ON(order == 0);
2886         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2887         h->order = order;
2888         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2889         h->nr_huge_pages = 0;
2890         h->free_huge_pages = 0;
2891         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2892                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2893         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2894         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
2895         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
2896         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2897                                         huge_page_size(h)/1024);
2898
2899         parsed_hstate = h;
2900 }
2901
2902 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2903 {
2904         unsigned long *mhp;
2905         static unsigned long *last_mhp;
2906
2907         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
2908                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
2909                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
2910                 parsed_valid_hugepagesz = true;
2911                 return 1;
2912         }
2913         /*
2914          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2915          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2916          */
2917         else if (!hugetlb_max_hstate)
2918                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2919         else
2920                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2921
2922         if (mhp == last_mhp) {
2923                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2924                 return 1;
2925         }
2926
2927         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
2928                 *mhp = 0;
2929
2930         /*
2931          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
2932          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
2933          * use the bootmem allocator.
2934          */
2935         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
2936                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
2937
2938         last_mhp = mhp;
2939
2940         return 1;
2941 }
2942 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
2943
2944 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
2945 {
2946         default_hstate_size = memparse(s, &s);
2947         return 1;
2948 }
2949 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
2950
2951 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
2952 {
2953         int node;
2954         unsigned int nr = 0;
2955
2956         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
2957                 nr += array[node];
2958
2959         return nr;
2960 }
2961
2962 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2963 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
2964                          struct ctl_table *table, int write,
2965                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2966 {
2967         struct hstate *h = &default_hstate;
2968         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
2969         int ret;
2970
2971         if (!hugepages_supported())
2972                 return -EOPNOTSUPP;
2973
2974         table->data = &tmp;
2975         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
2976         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
2977         if (ret)
2978                 goto out;
2979
2980         if (write)
2981                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
2982                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
2983 out:
2984         return ret;
2985 }
2986
2987 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
2988                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2989 {
2990
2991         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
2992                                                         buffer, length, ppos);
2993 }
2994
2995 #ifdef CONFIG_NUMA
2996 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
2997                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2998 {
2999         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3000                                                         buffer, length, ppos);
3001 }
3002 #endif /* CONFIG_NUMA */
3003
3004 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3005                         void __user *buffer,
3006                         size_t *length, loff_t *ppos)
3007 {
3008         struct hstate *h = &default_hstate;
3009         unsigned long tmp;
3010         int ret;
3011
3012         if (!hugepages_supported())
3013                 return -EOPNOTSUPP;
3014
3015         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3016
3017         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3018                 return -EINVAL;
3019
3020         table->data = &tmp;
3021         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3022         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3023         if (ret)
3024                 goto out;
3025
3026         if (write) {
3027                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3028                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3029                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3030         }
3031 out:
3032         return ret;
3033 }
3034
3035 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3036
3037 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3038 {
3039         struct hstate *h;
3040         unsigned long total = 0;
3041
3042         if (!hugepages_supported())
3043                 return;
3044
3045         for_each_hstate(h) {
3046                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3047
3048                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3049
3050                 if (h == &default_hstate)
3051                         seq_printf(m,
3052                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3053                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3054                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3055                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3056                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3057                                    count,
3058                                    h->free_huge_pages,
3059                                    h->resv_huge_pages,
3060                                    h->surplus_huge_pages,
3061                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3062         }
3063
3064         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3065 }
3066
3067 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3068 {
3069         struct hstate *h = &default_hstate;
3070         if (!hugepages_supported())
3071                 return 0;
3072         return sprintf(buf,
3073                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3074                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3075                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3076                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3077                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3078                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3079 }
3080
3081 void hugetlb_show_meminfo(void)
3082 {
3083         struct hstate *h;
3084         int nid;
3085
3086         if (!hugepages_supported())
3087                 return;
3088
3089         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3090                 for_each_hstate(h)
3091                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3092                                 nid,
3093                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3094                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3095                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3096                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3097 }
3098
3099 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3100 {
3101         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3102                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3103 }
3104
3105 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3106 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3107 {
3108         struct hstate *h;
3109         unsigned long nr_total_pages = 0;
3110
3111         for_each_hstate(h)
3112                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3113         return nr_total_pages;
3114 }
3115
3116 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3117 {
3118         int ret = -ENOMEM;
3119
3120         spin_lock(&hugetlb_lock);
3121         /*
3122          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3123          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3124          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3125          * the reservation is not checked against page availability for the
3126          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3127          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3128          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3129          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3130          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3131          *
3132          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3133          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3134          * we fall back to check against current free page availability as
3135          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3136          * semantics that cpuset has.
3137          */
3138         if (delta > 0) {
3139                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3140                         goto out;
3141
3142                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3143                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3144                         goto out;
3145                 }
3146         }
3147
3148         ret = 0;
3149         if (delta < 0)
3150                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3151
3152 out:
3153         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3154         return ret;
3155 }
3156
3157 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3158 {
3159         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3160
3161         /*
3162          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3163          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3164          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3165          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3166          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3167          * new reference here without additional locking.
3168          */
3169         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3170                 kref_get(&resv->refs);
3171 }
3172
3173 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3174 {
3175         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3176         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3177         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3178         unsigned long reserve, start, end;
3179         long gbl_reserve;
3180
3181         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3182                 return;
3183
3184         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3185         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3186
3187         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3188
3189         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3190
3191         if (reserve) {
3192                 /*
3193                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3194                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3195                  */
3196                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3197                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3198         }
3199 }
3200
3201 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3202 {
3203         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3204                 return -EINVAL;
3205         return 0;
3206 }
3207
3208 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3209 {
3210         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3211
3212         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3213 }
3214
3215 /*
3216  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3217  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3218  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3219  * this far.
3220  */
3221 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3222 {
3223         BUG();
3224         return 0;
3225 }
3226
3227 /*
3228  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3229  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3230  * This is because under System V memory model, mappings created via
3231  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3232  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3233  */
3234 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3235         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3236         .open = hugetlb_vm_op_open,
3237         .close = hugetlb_vm_op_close,
3238         .split = hugetlb_vm_op_split,
3239         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3240 };
3241
3242 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3243                                 int writable)
3244 {
3245         pte_t entry;
3246
3247         if (writable) {
3248                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3249                                          vma->vm_page_prot)));
3250         } else {
3251                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3252                                            vma->vm_page_prot));
3253         }
3254         entry = pte_mkyoung(entry);
3255         entry = pte_mkhuge(entry);
3256         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3257
3258         return entry;
3259 }
3260
3261 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3262                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3263 {
3264         pte_t entry;
3265
3266         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3267         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3268                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3269 }
3270
3271 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3272 {
3273         swp_entry_t swp;
3274
3275         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3276                 return false;
3277         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3278         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3279                 return true;
3280         else
3281                 return false;
3282 }
3283
3284 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3285 {
3286         swp_entry_t swp;
3287
3288         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3289                 return 0;
3290         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3291         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3292                 return 1;
3293         else
3294                 return 0;
3295 }
3296
3297 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3298                             struct vm_area_struct *vma)
3299 {
3300         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3301         struct page *ptepage;
3302         unsigned long addr;
3303         int cow;
3304         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3305         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3306         struct mmu_notifier_range range;
3307         int ret = 0;
3308
3309         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3310
3311         if (cow) {
3312                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3313                                         vma->vm_start,
3314                                         vma->vm_end);
3315                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3316         }
3317
3318         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3319                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3320                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3321                 if (!src_pte)
3322                         continue;
3323                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3324                 if (!dst_pte) {
3325                         ret = -ENOMEM;
3326                         break;
3327                 }
3328
3329                 /*
3330                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3331                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3332                  *
3333                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3334                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3335                  * Check here before taking page table lock, and once again
3336                  * after taking the lock below.
3337                  */
3338                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3339                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3340                         continue;
3341
3342                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3343                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3344                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3345                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3346                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3347                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3348                         /*
3349                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3350                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3351                          * sharing with another vma.
3352                          */
3353                         ;
3354                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3355                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3356                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3357
3358                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3359                                 /*
3360                                  * COW mappings require pages in both
3361                                  * parent and child to be set to read.
3362                                  */
3363                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3364                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3365                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3366                                                      entry, sz);
3367                         }
3368                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3369                 } else {
3370                         if (cow) {
3371                                 /*
3372                                  * No need to notify as we are downgrading page
3373                                  * table protection not changing it to point
3374                                  * to a new page.
3375                                  *
3376                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3377                                  */
3378                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3379                         }
3380                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3381                         ptepage = pte_page(entry);
3382                         get_page(ptepage);
3383                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3384                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3385                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3386                 }
3387                 spin_unlock(src_ptl);
3388                 spin_unlock(dst_ptl);
3389         }
3390
3391         if (cow)
3392                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3393
3394         return ret;
3395 }
3396
3397 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3398                             unsigned long start, unsigned long end,
3399                             struct page *ref_page)
3400 {
3401         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3402         unsigned long address;
3403         pte_t *ptep;
3404         pte_t pte;
3405         spinlock_t *ptl;
3406         struct page *page;
3407         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3408         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3409         struct mmu_notifier_range range;
3410
3411         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3412         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3413         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3414
3415         /*
3416          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3417          * to huge page.
3418          */
3419         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3420         tlb_start_vma(tlb, vma);
3421
3422         /*
3423          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3424          */
3425         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3426                                 end);
3427         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3428         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3429         address = start;
3430         for (; address < end; address += sz) {
3431                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3432                 if (!ptep)
3433                         continue;
3434
3435                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3436                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3437                         spin_unlock(ptl);
3438                         /*
3439                          * We just unmapped a page of PMDs by clearing a PUD.
3440                          * The caller's TLB flush range should cover this area.
3441                          */
3442                         continue;
3443                 }
3444
3445                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3446                 if (huge_pte_none(pte)) {
3447                         spin_unlock(ptl);
3448                         continue;
3449                 }
3450
3451                 /*
3452                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3453                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3454                  */
3455                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3456                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3457                         spin_unlock(ptl);
3458                         continue;
3459                 }
3460
3461                 page = pte_page(pte);
3462                 /*
3463                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3464                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3465                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3466                  */
3467                 if (ref_page) {
3468                         if (page != ref_page) {
3469                                 spin_unlock(ptl);
3470                                 continue;
3471                         }
3472                         /*
3473                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3474                          * future faults in this VMA will fail rather than
3475                          * looking like data was lost
3476                          */
3477                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3478                 }
3479
3480                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3481                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3482                 if (huge_pte_dirty(pte))
3483                         set_page_dirty(page);
3484
3485                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3486                 page_remove_rmap(page, true);
3487
3488                 spin_unlock(ptl);
3489                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3490                 /*
3491                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3492                  */
3493                 if (ref_page)
3494                         break;
3495         }
3496         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3497         tlb_end_vma(tlb, vma);
3498 }
3499
3500 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3501                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3502                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3503 {
3504         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3505
3506         /*
3507          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3508          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3509          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3510          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3511          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3512          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3513          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3514          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3515          */
3516         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3517 }
3518
3519 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3520                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3521 {
3522         struct mm_struct *mm;
3523         struct mmu_gather tlb;
3524         unsigned long tlb_start = start;
3525         unsigned long tlb_end = end;
3526
3527         /*
3528          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3529          * start/end for worst case tlb flushing.
3530          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3531          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3532          * the largest possible range.
3533          */
3534         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3535
3536         mm = vma->vm_mm;
3537
3538         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3539         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3540         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3541 }
3542
3543 /*
3544  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3545  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3546  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3547  * same region.
3548  */
3549 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3550                               struct page *page, unsigned long address)
3551 {
3552         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3553         struct vm_area_struct *iter_vma;
3554         struct address_space *mapping;
3555         pgoff_t pgoff;
3556
3557         /*
3558          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3559          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3560          */
3561         address = address & huge_page_mask(h);
3562         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3563                         vma->vm_pgoff;
3564         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3565
3566         /*
3567          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3568          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3569          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3570          */
3571         i_mmap_lock_write(mapping);
3572         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3573                 /* Do not unmap the current VMA */
3574                 if (iter_vma == vma)
3575                         continue;
3576
3577                 /*
3578                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3579                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3580                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3581                  */
3582                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3583                         continue;
3584
3585                 /*
3586                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3587                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3588                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3589                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3590                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3591                  */
3592                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3593                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3594                                              address + huge_page_size(h), page);
3595         }
3596         i_mmap_unlock_write(mapping);
3597 }
3598
3599 /*
3600  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3601  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3602  * cannot race with other handlers or page migration.
3603  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3604  */
3605 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3606                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3607                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3608 {
3609         pte_t pte;
3610         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3611         struct page *old_page, *new_page;
3612         int outside_reserve = 0;
3613         vm_fault_t ret = 0;
3614         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3615         struct mmu_notifier_range range;
3616
3617         pte = huge_ptep_get(ptep);
3618         old_page = pte_page(pte);
3619
3620 retry_avoidcopy:
3621         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3622          * and just make the page writable */
3623         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3624                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3625                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3626                 return 0;
3627         }
3628
3629         /*
3630          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3631          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3632          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3633          * page is used to determine if the reserve at this address was
3634          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3635          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3636          * of the full address range.
3637          */
3638         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3639                         old_page != pagecache_page)
3640                 outside_reserve = 1;
3641
3642         get_page(old_page);
3643
3644         /*
3645          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3646          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3647          */
3648         spin_unlock(ptl);
3649         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3650
3651         if (IS_ERR(new_page)) {
3652                 /*
3653                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3654                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3655                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3656                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3657                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3658                  */
3659                 if (outside_reserve) {
3660                         put_page(old_page);
3661                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3662                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3663                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3664                         spin_lock(ptl);
3665                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3666                         if (likely(ptep &&
3667                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3668                                 goto retry_avoidcopy;
3669                         /*
3670                          * race occurs while re-acquiring page table
3671                          * lock, and our job is done.
3672                          */
3673                         return 0;
3674                 }
3675
3676                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3677                 goto out_release_old;
3678         }
3679
3680         /*
3681          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3682          * anon_vma prepared.
3683          */
3684         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3685                 ret = VM_FAULT_OOM;
3686                 goto out_release_all;
3687         }
3688
3689         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3690                             pages_per_huge_page(h));
3691         __SetPageUptodate(new_page);
3692
3693         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3694                                 haddr + huge_page_size(h));
3695         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3696
3697         /*
3698          * Retake the page table lock to check for racing updates
3699          * before the page tables are altered
3700          */
3701         spin_lock(ptl);
3702         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3703         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3704                 ClearPagePrivate(new_page);
3705
3706                 /* Break COW */
3707                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3708                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3709                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3710                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3711                 page_remove_rmap(old_page, true);
3712                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3713                 set_page_huge_active(new_page);
3714                 /* Make the old page be freed below */
3715                 new_page = old_page;
3716         }
3717         spin_unlock(ptl);
3718         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3719 out_release_all:
3720         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3721         put_page(new_page);
3722 out_release_old:
3723         put_page(old_page);
3724
3725         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3726         return ret;
3727 }
3728
3729 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3730 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3731                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3732 {
3733         struct address_space *mapping;
3734         pgoff_t idx;
3735
3736         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3737         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3738
3739         return find_lock_page(mapping, idx);
3740 }
3741
3742 /*
3743  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3744  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3745  */
3746 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3747                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3748 {
3749         struct address_space *mapping;
3750         pgoff_t idx;
3751         struct page *page;
3752
3753         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3754         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3755
3756         page = find_get_page(mapping, idx);
3757         if (page)
3758                 put_page(page);
3759         return page != NULL;
3760 }
3761
3762 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3763                            pgoff_t idx)
3764 {
3765         struct inode *inode = mapping->host;
3766         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3767         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3768
3769         if (err)
3770                 return err;
3771         ClearPagePrivate(page);
3772
3773         /*
3774          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3775          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3776          */
3777         set_page_dirty(page);
3778
3779         spin_lock(&inode->i_lock);
3780         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3781         spin_unlock(&inode->i_lock);
3782         return 0;
3783 }
3784
3785 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3786                         struct vm_area_struct *vma,
3787                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3788                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3789 {
3790         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3791         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3792         int anon_rmap = 0;
3793         unsigned long size;
3794         struct page *page;
3795         pte_t new_pte;
3796         spinlock_t *ptl;
3797         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3798         bool new_page = false;
3799
3800         /*
3801          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3802          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3803          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3804          */
3805         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3806                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3807                            current->pid);
3808                 return ret;
3809         }
3810
3811         /*
3812          * Use page lock to guard against racing truncation
3813          * before we get page_table_lock.
3814          */
3815 retry:
3816         page = find_lock_page(mapping, idx);
3817         if (!page) {
3818                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3819                 if (idx >= size)
3820                         goto out;
3821
3822                 /*
3823                  * Check for page in userfault range
3824                  */
3825                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
3826                         u32 hash;
3827                         struct vm_fault vmf = {
3828                                 .vma = vma,
3829                                 .address = haddr,
3830                                 .flags = flags,
3831                                 /*
3832                                  * Hard to debug if it ends up being
3833                                  * used by a callee that assumes
3834                                  * something about the other
3835                                  * uninitialized fields... same as in
3836                                  * memory.c
3837                                  */
3838                         };
3839
3840                         /*
3841                          * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
3842                          * handling userfault.  Reacquire after handling
3843                          * fault to make calling code simpler.
3844                          */
3845                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
3846                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3847                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
3848                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3849                         goto out;
3850                 }
3851
3852                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
3853                 if (IS_ERR(page)) {
3854                         /*
3855                          * Returning error will result in faulting task being
3856                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
3857                          * tasks from racing to fault in the same page which
3858                          * could result in false unable to allocate errors.
3859                          * Page migration does not take the fault mutex, but
3860                          * does a clear then write of pte's under page table
3861                          * lock.  Page fault code could race with migration,
3862                          * notice the clear pte and try to allocate a page
3863                          * here.  Before returning error, get ptl and make
3864                          * sure there really is no pte entry.
3865                          */
3866                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3867                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
3868                                 ret = 0;
3869                                 spin_unlock(ptl);
3870                                 goto out;
3871                         }
3872                         spin_unlock(ptl);
3873                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
3874                         goto out;
3875                 }
3876                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3877                 __SetPageUptodate(page);
3878                 new_page = true;
3879
3880                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3881                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3882                         if (err) {
3883                                 put_page(page);
3884                                 if (err == -EEXIST)
3885                                         goto retry;
3886                                 goto out;
3887                         }
3888                 } else {
3889                         lock_page(page);
3890                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3891                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3892                                 goto backout_unlocked;
3893                         }
3894                         anon_rmap = 1;
3895                 }
3896         } else {
3897                 /*
3898                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3899                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3900                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3901                  */
3902                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3903                         ret = VM_FAULT_HWPOISON |
3904                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3905                         goto backout_unlocked;
3906                 }
3907         }
3908
3909         /*
3910          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3911          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3912          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3913          * the spinlock.
3914          */
3915         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3916                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
3917                         ret = VM_FAULT_OOM;
3918                         goto backout_unlocked;
3919                 }
3920                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3921                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
3922         }
3923
3924         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3925         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3926         if (idx >= size)
3927                 goto backout;
3928
3929         ret = 0;
3930         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
3931                 goto backout;
3932
3933         if (anon_rmap) {
3934                 ClearPagePrivate(page);
3935                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
3936         } else
3937                 page_dup_rmap(page, true);
3938         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
3939                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
3940         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
3941
3942         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
3943         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3944                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
3945                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
3946         }
3947
3948         spin_unlock(ptl);
3949
3950         /*
3951          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
3952          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
3953          * isolated for migration.
3954          */
3955         if (new_page)
3956                 set_page_huge_active(page);
3957
3958         unlock_page(page);
3959 out:
3960         return ret;
3961
3962 backout:
3963         spin_unlock(ptl);
3964 backout_unlocked:
3965         unlock_page(page);
3966         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
3967         put_page(page);
3968         goto out;
3969 }
3970
3971 #ifdef CONFIG_SMP
3972 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3973                             pgoff_t idx, unsigned long address)
3974 {
3975         unsigned long key[2];
3976         u32 hash;
3977
3978         key[0] = (unsigned long) mapping;
3979         key[1] = idx;
3980
3981         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/sizeof(u32), 0);
3982
3983         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
3984 }
3985 #else
3986 /*
3987  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
3988  * return 0 and avoid the hashing overhead.
3989  */
3990 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3991                             pgoff_t idx, unsigned long address)
3992 {
3993         return 0;
3994 }
3995 #endif
3996
3997 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3998                         unsigned long address, unsigned int flags)
3999 {
4000         pte_t *ptep, entry;
4001         spinlock_t *ptl;
4002         vm_fault_t ret;
4003         u32 hash;
4004         pgoff_t idx;
4005         struct page *page = NULL;
4006         struct page *pagecache_page = NULL;
4007         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4008         struct address_space *mapping;
4009         int need_wait_lock = 0;
4010         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4011
4012         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4013         if (ptep) {
4014                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4015                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4016                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4017                         return 0;
4018                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4019                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4020                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4021         } else {
4022                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4023                 if (!ptep)
4024                         return VM_FAULT_OOM;
4025         }
4026
4027         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4028         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4029
4030         /*
4031          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4032          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4033          * the same page in the page cache.
4034          */
4035         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
4036         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4037
4038         entry = huge_ptep_get(ptep);
4039         if (huge_pte_none(entry)) {
4040                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4041                 goto out_mutex;
4042         }
4043
4044         ret = 0;
4045
4046         /*
4047          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4048          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4049          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4050          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4051          * handle it.
4052          */
4053         if (!pte_present(entry))
4054                 goto out_mutex;
4055
4056         /*
4057          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4058          * reservations for this page now. This will ensure that any
4059          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4060          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4061          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4062          * consumed.
4063          */
4064         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4065                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4066                         ret = VM_FAULT_OOM;
4067                         goto out_mutex;
4068                 }
4069                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4070                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4071
4072                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4073                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4074                                                                 vma, haddr);
4075         }
4076
4077         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4078
4079         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4080         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4081                 goto out_ptl;
4082
4083         /*
4084          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4085          * pagecache_page, so here we need take the former one
4086          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4087          */
4088         page = pte_page(entry);
4089         if (page != pagecache_page)
4090                 if (!trylock_page(page)) {
4091                         need_wait_lock = 1;
4092                         goto out_ptl;
4093                 }
4094
4095         get_page(page);
4096
4097         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4098                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4099                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4100                                           pagecache_page, ptl);
4101                         goto out_put_page;
4102                 }
4103                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4104         }
4105         entry = pte_mkyoung(entry);
4106         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4107                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4108                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4109 out_put_page:
4110         if (page != pagecache_page)
4111                 unlock_page(page);
4112         put_page(page);
4113 out_ptl:
4114         spin_unlock(ptl);
4115
4116         if (pagecache_page) {
4117                 unlock_page(pagecache_page);
4118                 put_page(pagecache_page);
4119         }
4120 out_mutex:
4121         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4122         /*
4123          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4124          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4125          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4126          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4127          * here without taking refcount.
4128          */
4129         if (need_wait_lock)
4130                 wait_on_page_locked(page);
4131         return ret;
4132 }
4133
4134 /*
4135  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4136  * modifications for huge pages.
4137  */
4138 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4139                             pte_t *dst_pte,
4140                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4141                             unsigned long dst_addr,
4142                             unsigned long src_addr,
4143                             struct page **pagep)
4144 {
4145         struct address_space *mapping;
4146         pgoff_t idx;
4147         unsigned long size;
4148         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4149         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4150         pte_t _dst_pte;
4151         spinlock_t *ptl;
4152         int ret;
4153         struct page *page;
4154
4155         if (!*pagep) {
4156                 ret = -ENOMEM;
4157                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4158                 if (IS_ERR(page))
4159                         goto out;
4160
4161                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4162                                                 (const void __user *) src_addr,
4163                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4164
4165                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4166                 if (unlikely(ret)) {
4167                         ret = -ENOENT;
4168                         *pagep = page;
4169                         /* don't free the page */
4170                         goto out;
4171                 }
4172         } else {
4173                 page = *pagep;
4174                 *pagep = NULL;
4175         }
4176
4177         /*
4178          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4179          * preceding stores to the page contents become visible before
4180          * the set_pte_at() write.
4181          */
4182         __SetPageUptodate(page);
4183
4184         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4185         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4186
4187         /*
4188          * If shared, add to page cache
4189          */
4190         if (vm_shared) {
4191                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4192                 ret = -EFAULT;
4193                 if (idx >= size)
4194                         goto out_release_nounlock;
4195
4196                 /*
4197                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4198                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4199                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4200                  * the caller.
4201                  */
4202                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4203                 if (ret)
4204                         goto out_release_nounlock;
4205         }
4206
4207         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4208         spin_lock(ptl);
4209
4210         /*
4211          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4212          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4213          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4214          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4215          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4216          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4217          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4218          */
4219         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4220         ret = -EFAULT;
4221         if (idx >= size)
4222                 goto out_release_unlock;
4223
4224         ret = -EEXIST;
4225         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4226                 goto out_release_unlock;
4227
4228         if (vm_shared) {
4229                 page_dup_rmap(page, true);
4230         } else {
4231                 ClearPagePrivate(page);
4232                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4233         }
4234
4235         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4236         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4237                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4238         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4239
4240         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4241
4242         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4243                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4244         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4245
4246         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4247         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4248
4249         spin_unlock(ptl);
4250         set_page_huge_active(page);
4251         if (vm_shared)
4252                 unlock_page(page);
4253         ret = 0;
4254 out:
4255         return ret;
4256 out_release_unlock:
4257         spin_unlock(ptl);
4258         if (vm_shared)
4259                 unlock_page(page);
4260 out_release_nounlock:
4261         put_page(page);
4262         goto out;
4263 }
4264
4265 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4266                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4267                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4268                          long i, unsigned int flags, int *nonblocking)
4269 {
4270         unsigned long pfn_offset;
4271         unsigned long vaddr = *position;
4272         unsigned long remainder = *nr_pages;
4273         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4274         int err = -EFAULT;
4275
4276         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4277                 pte_t *pte;
4278                 spinlock_t *ptl = NULL;
4279                 int absent;
4280                 struct page *page;
4281
4282                 /*
4283                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4284                  * potentially allocating memory.
4285                  */
4286                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4287                         remainder = 0;
4288                         break;
4289                 }
4290
4291                 /*
4292                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4293                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4294                  * first, for the page indexing below to work.
4295                  *
4296                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4297                  */
4298                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4299                                       huge_page_size(h));
4300                 if (pte)
4301                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4302                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4303
4304                 /*
4305                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4306                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4307                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4308                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4309                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4310                  */
4311                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4312                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4313                         if (pte)
4314                                 spin_unlock(ptl);
4315                         remainder = 0;
4316                         break;
4317                 }
4318
4319                 /*
4320                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4321                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4322                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4323                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4324                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4325                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4326                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4327                  * directly from any kind of swap entries.
4328                  */
4329                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4330                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4331                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4332                         vm_fault_t ret;
4333                         unsigned int fault_flags = 0;
4334
4335                         if (pte)
4336                                 spin_unlock(ptl);
4337                         if (flags & FOLL_WRITE)
4338                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4339                         if (nonblocking)
4340                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
4341                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4342                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4343                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4344                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4345                                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags &
4346                                                 FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
4347                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4348                         }
4349                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4350                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4351                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4352                                 remainder = 0;
4353                                 break;
4354                         }
4355                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4356                                 if (nonblocking &&
4357                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4358                                         *nonblocking = 0;
4359                                 *nr_pages = 0;
4360                                 /*
4361                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4362                                  * error, it will return zero
4363                                  * instead.
4364                                  *
4365                                  * No need to update "position" as the
4366                                  * caller will not check it after
4367                                  * *nr_pages is set to 0.
4368                                  */
4369                                 return i;
4370                         }
4371                         continue;
4372                 }
4373
4374                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4375                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4376
4377                 /*
4378                  * Instead of doing 'try_get_page()' below in the same_page
4379                  * loop, just check the count once here.
4380                  */
4381                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4382                         if (pages) {
4383                                 spin_unlock(ptl);
4384                                 remainder = 0;
4385                                 err = -ENOMEM;
4386                                 break;
4387                         }
4388                 }
4389 same_page:
4390                 if (pages) {
4391                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4392                         get_page(pages[i]);
4393                 }
4394
4395                 if (vmas)
4396                         vmas[i] = vma;
4397
4398                 vaddr += PAGE_SIZE;
4399                 ++pfn_offset;
4400                 --remainder;
4401                 ++i;
4402                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4403                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4404                         /*
4405                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4406                          * of this compound page.
4407                          */
4408                         goto same_page;
4409                 }
4410                 spin_unlock(ptl);
4411         }
4412         *nr_pages = remainder;
4413         /*
4414          * setting position is actually required only if remainder is
4415          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4416          * branch.
4417          */
4418         *position = vaddr;
4419
4420         return i ? i : err;
4421 }
4422
4423 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4424 /*
4425  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4426  * implement this.
4427  */
4428 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4429 #endif
4430
4431 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4432                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4433 {
4434         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4435         unsigned long start = address;
4436         pte_t *ptep;
4437         pte_t pte;
4438         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4439         unsigned long pages = 0;
4440         bool shared_pmd = false;
4441         struct mmu_notifier_range range;
4442
4443         /*
4444          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4445          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4446          * range if PMD sharing is possible.
4447          */
4448         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4449                                 0, vma, mm, start, end);
4450         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4451
4452         BUG_ON(address >= end);
4453         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4454
4455         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4456         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4457         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4458                 spinlock_t *ptl;
4459                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4460                 if (!ptep)
4461                         continue;
4462                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4463                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4464                         pages++;
4465                         spin_unlock(ptl);
4466                         shared_pmd = true;
4467                         continue;
4468                 }
4469                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4470                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4471                         spin_unlock(ptl);
4472                         continue;
4473                 }
4474                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4475                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4476
4477                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4478                                 pte_t newpte;
4479
4480                                 make_migration_entry_read(&entry);
4481                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4482                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4483                                                      newpte, huge_page_size(h));
4484                                 pages++;
4485                         }
4486                         spin_unlock(ptl);
4487                         continue;
4488                 }
4489                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4490                         pte_t old_pte;
4491
4492                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4493                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4494                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4495                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4496                         pages++;
4497                 }
4498                 spin_unlock(ptl);
4499         }
4500         /*
4501          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4502          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4503          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4504          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4505          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4506          */
4507         if (shared_pmd)
4508                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4509         else
4510                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4511         /*
4512          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4513          * page table protection not changing it to point to a new page.
4514          *
4515          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4516          */
4517         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4518         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4519
4520         return pages << h->order;
4521 }
4522
4523 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4524                                         long from, long to,
4525                                         struct vm_area_struct *vma,
4526                                         vm_flags_t vm_flags)
4527 {
4528         long ret, chg;
4529         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4530         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4531         struct resv_map *resv_map;
4532         long gbl_reserve;
4533
4534         /* This should never happen */
4535         if (from > to) {
4536                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4537                 return -EINVAL;
4538         }
4539
4540         /*
4541          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4542          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4543          * without using reserves
4544          */
4545         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4546                 return 0;
4547
4548         /*
4549          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4550          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4551          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4552          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4553          */
4554         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4555                 /*
4556                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4557                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4558                  * hugetlbfs_get_inode).
4559                  */
4560                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4561
4562                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4563
4564         } else {
4565                 resv_map = resv_map_alloc();
4566                 if (!resv_map)
4567                         return -ENOMEM;
4568
4569                 chg = to - from;
4570
4571                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4572                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4573         }
4574
4575         if (chg < 0) {
4576                 ret = chg;
4577                 goto out_err;
4578         }
4579
4580         /*
4581          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4582          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4583          * reservations already in place (gbl_reserve).
4584          */
4585         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4586         if (gbl_reserve < 0) {
4587                 ret = -ENOSPC;
4588                 goto out_err;
4589         }
4590
4591         /*
4592          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4593          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4594          */
4595         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4596         if (ret < 0) {
4597                 /* put back original number of pages, chg */
4598                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4599                 goto out_err;
4600         }
4601
4602         /*
4603          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4604          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4605          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4606          * the reservation was and the page cache tells how much of
4607          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4608          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4609          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4610          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4611          * else has to be done for private mappings here
4612          */
4613         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4614                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4615
4616                 if (unlikely(chg > add)) {
4617                         /*
4618                          * pages in this range were added to the reserve
4619                          * map between region_chg and region_add.  This
4620                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4621                          * the subpool and reserve counts modified above
4622                          * based on the difference.
4623                          */
4624                         long rsv_adjust;
4625
4626                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4627                                                                 chg - add);
4628                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4629                 }
4630         }
4631         return 0;
4632 out_err:
4633         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4634                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4635                 if (chg >= 0)
4636                         region_abort(resv_map, from, to);
4637         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4638                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4639         return ret;
4640 }
4641
4642 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4643                                                                 long freed)
4644 {
4645         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4646         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4647         long chg = 0;
4648         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4649         long gbl_reserve;
4650
4651         /*
4652          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4653          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4654          */
4655         if (resv_map) {
4656                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4657                 /*
4658                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4659                  * must be split and another region descriptor can not be
4660                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4661                  */
4662                 if (chg < 0)
4663                         return chg;
4664         }
4665
4666         spin_lock(&inode->i_lock);
4667         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4668         spin_unlock(&inode->i_lock);
4669
4670         /*
4671          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4672          * reservations to be released may be adjusted.
4673          */
4674         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4675         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4676
4677         return 0;
4678 }
4679
4680 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4681 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4682                                 struct vm_area_struct *vma,
4683                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4684 {
4685         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4686                                 svma->vm_start;
4687         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4688         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4689
4690         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4691         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4692         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4693
4694         /*
4695          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4696          * page table page.
4697          */
4698         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4699             vm_flags != svm_flags ||
4700             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4701                 return 0;
4702
4703         return saddr;
4704 }
4705
4706 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4707 {
4708         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4709         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4710
4711         /*
4712          * check on proper vm_flags and page table alignment
4713          */
4714         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4715                 return true;
4716         return false;
4717 }
4718
4719 /*
4720  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4721  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4722  * shared pmd mappings.
4723  */
4724 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4725                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4726 {
4727         unsigned long check_addr = *start;
4728
4729         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4730                 return;
4731
4732         for (check_addr = *start; check_addr < *end; check_addr += PUD_SIZE) {
4733                 unsigned long a_start = check_addr & PUD_MASK;
4734                 unsigned long a_end = a_start + PUD_SIZE;
4735
4736                 /*
4737                  * If sharing is possible, adjust start/end if necessary.
4738                  */
4739                 if (range_in_vma(vma, a_start, a_end)) {
4740                         if (a_start < *start)
4741                                 *start = a_start;
4742                         if (a_end > *end)
4743                                 *end = a_end;
4744                 }
4745         }
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4750  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4751  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4752  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4753  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4754  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4755  * bad pmd for sharing.
4756  */
4757 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4758 {
4759         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4760         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4761         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4762                         vma->vm_pgoff;
4763         struct vm_area_struct *svma;
4764         unsigned long saddr;
4765         pte_t *spte = NULL;
4766         pte_t *pte;
4767         spinlock_t *ptl;
4768
4769         if (!vma_shareable(vma, addr))
4770                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4771
4772         i_mmap_lock_write(mapping);
4773         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4774                 if (svma == vma)
4775                         continue;
4776
4777                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4778                 if (saddr) {
4779                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4780                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4781                         if (spte) {
4782                                 get_page(virt_to_page(spte));
4783                                 break;
4784                         }
4785                 }
4786         }
4787
4788         if (!spte)
4789                 goto out;
4790
4791         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4792         if (pud_none(*pud)) {
4793                 pud_populate(mm, pud,
4794                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4795                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4796         } else {
4797                 put_page(virt_to_page(spte));
4798         }
4799         spin_unlock(ptl);
4800 out:
4801         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4802         i_mmap_unlock_write(mapping);
4803         return pte;
4804 }
4805
4806 /*
4807  * unmap huge page backed by shared pte.
4808  *
4809  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4810  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4811  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4812  *
4813  * called with page table lock held.
4814  *
4815  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4816  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4817  */
4818 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4819 {
4820         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4821         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
4822         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
4823
4824         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4825         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4826                 return 0;
4827
4828         pud_clear(pud);
4829         put_page(virt_to_page(ptep));
4830         mm_dec_nr_pmds(mm);
4831         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4832         return 1;
4833 }
4834 #define want_pmd_share()        (1)
4835 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4836 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4837 {
4838         return NULL;
4839 }
4840
4841 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4842 {
4843         return 0;
4844 }
4845
4846 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4847                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4848 {
4849 }
4850 #define want_pmd_share()        (0)
4851 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4852
4853 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4854 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4855                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4856 {
4857         pgd_t *pgd;
4858         p4d_t *p4d;
4859         pud_t *pud;
4860         pte_t *pte = NULL;
4861
4862         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4863         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
4864         if (!p4d)
4865                 return NULL;
4866         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
4867         if (pud) {
4868                 if (sz == PUD_SIZE) {
4869                         pte = (pte_t *)pud;
4870                 } else {
4871                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4872                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4873                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4874                         else
4875                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4876                 }
4877         }
4878         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
4879
4880         return pte;
4881 }
4882
4883 /*
4884  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
4885  * entry at address @addr
4886  *
4887  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
4888  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
4889  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
4890  * table.
4891  */
4892 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
4893                        unsigned long addr, unsigned long sz)
4894 {
4895         pgd_t *pgd;
4896         p4d_t *p4d;
4897         pud_t *pud;
4898         pmd_t *pmd;
4899
4900         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4901         if (!pgd_present(*pgd))
4902                 return NULL;
4903         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
4904         if (!p4d_present(*p4d))
4905                 return NULL;
4906
4907         pud = pud_offset(p4d, addr);
4908         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
4909                 return NULL;
4910         /* hugepage or swap? */
4911         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
4912                 return (pte_t *)pud;
4913
4914         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4915         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(*pmd))
4916                 return NULL;
4917         /* hugepage or swap? */
4918         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
4919                 return (pte_t *)pmd;
4920
4921         return NULL;
4922 }
4923
4924 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4925
4926 /*
4927  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
4928  * behavior.
4929  */
4930 struct page * __weak
4931 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4932                               int write)
4933 {
4934         return ERR_PTR(-EINVAL);
4935 }
4936
4937 struct page * __weak
4938 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
4939                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
4940 {
4941         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
4942         return NULL;
4943 }
4944
4945 struct page * __weak
4946 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4947                 pmd_t *pmd, int flags)
4948 {
4949         struct page *page = NULL;
4950         spinlock_t *ptl;
4951         pte_t pte;
4952 retry:
4953         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
4954         spin_lock(ptl);
4955         /*
4956          * make sure that the address range covered by this pmd is not
4957          * unmapped from other threads.
4958          */
4959         if (!pmd_huge(*pmd))
4960                 goto out;
4961         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
4962         if (pte_present(pte)) {
4963                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4964                 if (flags & FOLL_GET)
4965                         get_page(page);
4966         } else {
4967                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
4968                         spin_unlock(ptl);
4969                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
4970                         goto retry;
4971                 }
4972                 /*
4973                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
4974                  * follow_page_mask().
4975                  */
4976         }
4977 out:
4978         spin_unlock(ptl);
4979         return page;
4980 }
4981
4982 struct page * __weak
4983 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4984                 pud_t *pud, int flags)
4985 {
4986         if (flags & FOLL_GET)
4987                 return NULL;
4988
4989         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4990 }
4991
4992 struct page * __weak
4993 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
4994 {
4995         if (flags & FOLL_GET)
4996                 return NULL;
4997
4998         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4999 }
5000
5001 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5002 {
5003         bool ret = true;
5004
5005         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5006         spin_lock(&hugetlb_lock);
5007         if (!page_huge_active(page) || !get_page_unless_zero(page)) {
5008                 ret = false;
5009                 goto unlock;
5010         }
5011         clear_page_huge_active(page);
5012         list_move_tail(&page->lru, list);
5013 unlock:
5014         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5015         return ret;
5016 }
5017
5018 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5019 {
5020         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5021         spin_lock(&hugetlb_lock);
5022         set_page_huge_active(page);
5023         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5024         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5025         put_page(page);
5026 }
5027
5028 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5029 {
5030         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5031
5032         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5033         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5034
5035         /*
5036          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5037          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5038          * be final while the old one will be freed so it takes over
5039          * the temporary status.
5040          *
5041          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5042          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5043          * the per-node's.
5044          */
5045         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5046                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5047                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5048
5049                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5050                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5051
5052                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5053                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5054                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5055                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5056                 }
5057                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5058         }
5059 }