GNU Linux-libre 5.4.257-gnu1
[releases.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/mman.h>
25 #include <linux/pagemap.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/error-injection.h>
29 #include <linux/hash.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/cleancache.h>
39 #include <linux/shmem_fs.h>
40 #include <linux/rmap.h>
41 #include <linux/delayacct.h>
42 #include <linux/psi.h>
43 #include <linux/ramfs.h>
44 #include "internal.h"
45
46 #define CREATE_TRACE_POINTS
47 #include <trace/events/filemap.h>
48
49 /*
50  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
51  */
52 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
53
54 #include <asm/mman.h>
55
56 /*
57  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
58  * though.
59  *
60  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
61  *
62  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
63  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
64  *
65  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
66  */
67
68 /*
69  * Lock ordering:
70  *
71  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
72  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
73  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
74  *        ->i_pages lock
75  *
76  *  ->i_mutex
77  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
78  *
79  *  ->mmap_sem
80  *    ->i_mmap_rwsem
81  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
82  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
83  *
84  *  ->mmap_sem
85  *    ->lock_page               (access_process_vm)
86  *
87  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
88  *    ->mmap_sem                (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
89  *
90  *  bdi->wb.list_lock
91  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
92  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
93  *
94  *  ->i_mmap_rwsem
95  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
96  *
97  *  ->anon_vma.lock
98  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
99  *
100  *  ->page_table_lock or pte_lock
101  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
102  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
103  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
104  *    ->pgdat->lru_lock         (follow_page->mark_page_accessed)
105  *    ->pgdat->lru_lock         (check_pte_range->isolate_lru_page)
106  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
107  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
108  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
109  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
110  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
111  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
112  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
113  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
114  *
115  * ->i_mmap_rwsem
116  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
117  */
118
119 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
120                                    struct page *page, void *shadow)
121 {
122         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
123         unsigned int nr = 1;
124
125         mapping_set_update(&xas, mapping);
126
127         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
128         if (!PageHuge(page)) {
129                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
130                 nr = compound_nr(page);
131         }
132
133         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
134         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
135         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
136
137         xas_store(&xas, shadow);
138         xas_init_marks(&xas);
139
140         page->mapping = NULL;
141         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
142
143         if (shadow) {
144                 mapping->nrexceptional += nr;
145                 /*
146                  * Make sure the nrexceptional update is committed before
147                  * the nrpages update so that final truncate racing
148                  * with reclaim does not see both counters 0 at the
149                  * same time and miss a shadow entry.
150                  */
151                 smp_wmb();
152         }
153         mapping->nrpages -= nr;
154 }
155
156 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
157                                       struct page *page)
158 {
159         int nr;
160
161         /*
162          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
163          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
164          * stale data around in the cleancache once our page is gone
165          */
166         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
167                 cleancache_put_page(page);
168         else
169                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
170
171         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
172         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
173         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
174                 int mapcount;
175
176                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
177                          current->comm, page_to_pfn(page));
178                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
179                 dump_stack();
180                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
181
182                 mapcount = page_mapcount(page);
183                 if (mapping_exiting(mapping) &&
184                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
185                         /*
186                          * All vmas have already been torn down, so it's
187                          * a good bet that actually the page is unmapped,
188                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
189                          * some other bad page check should catch it later.
190                          */
191                         page_mapcount_reset(page);
192                         page_ref_sub(page, mapcount);
193                 }
194         }
195
196         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
197         if (PageHuge(page))
198                 return;
199
200         nr = hpage_nr_pages(page);
201
202         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_PAGES, -nr);
203         if (PageSwapBacked(page)) {
204                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SHMEM, -nr);
205                 if (PageTransHuge(page))
206                         __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_THPS);
207         } else if (PageTransHuge(page)) {
208                 __dec_node_page_state(page, NR_FILE_THPS);
209                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
210         }
211
212         /*
213          * At this point page must be either written or cleaned by
214          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
215          * unwritten data.
216          *
217          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
218          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
219          * page and anyway will be cleared before returning page into
220          * buddy allocator.
221          */
222         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
223                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
224 }
225
226 /*
227  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
228  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
229  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
230  */
231 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
232 {
233         struct address_space *mapping = page->mapping;
234
235         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
236
237         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
238         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
239 }
240
241 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
242                                 struct page *page)
243 {
244         void (*freepage)(struct page *);
245
246         freepage = mapping->a_ops->freepage;
247         if (freepage)
248                 freepage(page);
249
250         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
251                 page_ref_sub(page, HPAGE_PMD_NR);
252                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
253         } else {
254                 put_page(page);
255         }
256 }
257
258 /**
259  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
260  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
261  *
262  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
263  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
264  * has a reference on the page.
265  */
266 void delete_from_page_cache(struct page *page)
267 {
268         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
269         unsigned long flags;
270
271         BUG_ON(!PageLocked(page));
272         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
273         __delete_from_page_cache(page, NULL);
274         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
275
276         page_cache_free_page(mapping, page);
277 }
278 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
279
280 /*
281  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
282  * @mapping: the mapping to which pages belong
283  * @pvec: pagevec with pages to delete
284  *
285  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
286  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
287  * and is optimised for it to be dense.
288  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
289  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
290  * @pvec.
291  *
292  * The function expects the i_pages lock to be held.
293  */
294 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
295                              struct pagevec *pvec)
296 {
297         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
298         int total_pages = 0;
299         int i = 0;
300         struct page *page;
301
302         mapping_set_update(&xas, mapping);
303         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
304                 if (i >= pagevec_count(pvec))
305                         break;
306
307                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
308                 if (xa_is_value(page))
309                         continue;
310                 /*
311                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
312                  * pages locked so they are protected from being removed.
313                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
314                  * means our page has been removed, which shouldn't be
315                  * possible because we're holding the PageLock.
316                  */
317                 if (page != pvec->pages[i]) {
318                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
319                                         page);
320                         continue;
321                 }
322
323                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
324
325                 if (page->index == xas.xa_index)
326                         page->mapping = NULL;
327                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
328
329                 /*
330                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
331                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
332                  * page.
333                  */
334                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
335                         i++;
336                 xas_store(&xas, NULL);
337                 total_pages++;
338         }
339         mapping->nrpages -= total_pages;
340 }
341
342 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
343                                   struct pagevec *pvec)
344 {
345         int i;
346         unsigned long flags;
347
348         if (!pagevec_count(pvec))
349                 return;
350
351         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
352         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
353                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
354
355                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
356         }
357         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
358         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
359
360         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
361                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
362 }
363
364 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
365 {
366         int ret = 0;
367         /* Check for outstanding write errors */
368         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
369             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
370                 ret = -ENOSPC;
371         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
372             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
373                 ret = -EIO;
374         return ret;
375 }
376 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
377
378 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
379 {
380         /* Check for outstanding write errors */
381         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
382                 return -EIO;
383         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
384                 return -ENOSPC;
385         return 0;
386 }
387
388 /**
389  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
390  * @mapping:    address space structure to write
391  * @start:      offset in bytes where the range starts
392  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
393  * @sync_mode:  enable synchronous operation
394  *
395  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
396  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
397  *
398  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
399  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
400  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
401  * be waited upon, and not just skipped over.
402  *
403  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
404  */
405 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
406                                 loff_t end, int sync_mode)
407 {
408         int ret;
409         struct writeback_control wbc = {
410                 .sync_mode = sync_mode,
411                 .nr_to_write = LONG_MAX,
412                 .range_start = start,
413                 .range_end = end,
414         };
415
416         if (!mapping_cap_writeback_dirty(mapping) ||
417             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
418                 return 0;
419
420         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
421         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
422         wbc_detach_inode(&wbc);
423         return ret;
424 }
425
426 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
427         int sync_mode)
428 {
429         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
430 }
431
432 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
433 {
434         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
435 }
436 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
437
438 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
439                                 loff_t end)
440 {
441         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
442 }
443 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
444
445 /**
446  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
447  * @mapping:    target address_space
448  *
449  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
450  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
451  *
452  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
453  */
454 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
455 {
456         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
457 }
458 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
459
460 /**
461  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
462  * @mapping:           address space within which to check
463  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
464  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
465  *
466  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
467  * direct writing in this range will trigger a writeback.
468  *
469  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
470  * %false otherwise.
471  */
472 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
473                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
474 {
475         struct page *page;
476         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
477         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
478
479         if (end_byte < start_byte)
480                 return false;
481
482         rcu_read_lock();
483         for (;;) {
484                 page = xas_find(&xas, max);
485                 if (xas_retry(&xas, page))
486                         continue;
487                 /* Shadow entries don't count */
488                 if (xa_is_value(page))
489                         continue;
490                 /*
491                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
492                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
493                  * there was a page here recently.
494                  */
495                 break;
496         }
497         rcu_read_unlock();
498
499         return page != NULL;
500 }
501 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
502
503 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
504                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
505 {
506         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
507         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
508         struct pagevec pvec;
509         int nr_pages;
510
511         if (end_byte < start_byte)
512                 return;
513
514         pagevec_init(&pvec);
515         while (index <= end) {
516                 unsigned i;
517
518                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
519                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
520                 if (!nr_pages)
521                         break;
522
523                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
524                         struct page *page = pvec.pages[i];
525
526                         wait_on_page_writeback(page);
527                         ClearPageError(page);
528                 }
529                 pagevec_release(&pvec);
530                 cond_resched();
531         }
532 }
533
534 /**
535  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
536  * @mapping:            address space structure to wait for
537  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
538  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
539  *
540  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
541  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
542  * the address space and return it.
543  *
544  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
545  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
546  * reporting the error.
547  *
548  * Return: error status of the address space.
549  */
550 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
551                             loff_t end_byte)
552 {
553         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
554         return filemap_check_errors(mapping);
555 }
556 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
557
558 /**
559  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
560  * @mapping:            address space structure to wait for
561  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
562  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
563  *
564  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
565  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
566  * this function does not clear error status of the address space.
567  *
568  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
569  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
570  * fsfreeze(8)
571  */
572 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
573                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
574 {
575         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
576         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
577 }
578 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
579
580 /**
581  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
582  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
583  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
584  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
585  *
586  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
587  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
588  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
589  *
590  * Since the error status of the file is advanced by this function,
591  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
592  * reporting the error.
593  *
594  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
595  */
596 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
597 {
598         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
599
600         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
601         return file_check_and_advance_wb_err(file);
602 }
603 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
604
605 /**
606  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
607  * @mapping: address space structure to wait for
608  *
609  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
610  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
611  * does not clear error status of the address space.
612  *
613  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
614  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
615  * fsfreeze(8)
616  *
617  * Return: error status of the address space.
618  */
619 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
620 {
621         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
622         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
623 }
624 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
625
626 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
627 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
628 {
629         if (dax_mapping(mapping))
630                 return mapping->nrexceptional;
631
632         return mapping->nrpages;
633 }
634
635 int filemap_write_and_wait(struct address_space *mapping)
636 {
637         int err = 0;
638
639         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
640                 err = filemap_fdatawrite(mapping);
641                 /*
642                  * Even if the above returned error, the pages may be
643                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
644                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
645                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
646                  */
647                 if (err != -EIO) {
648                         int err2 = filemap_fdatawait(mapping);
649                         if (!err)
650                                 err = err2;
651                 } else {
652                         /* Clear any previously stored errors */
653                         filemap_check_errors(mapping);
654                 }
655         } else {
656                 err = filemap_check_errors(mapping);
657         }
658         return err;
659 }
660 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait);
661
662 /**
663  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
664  * @mapping:    the address_space for the pages
665  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
666  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
667  *
668  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
669  *
670  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
671  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
672  *
673  * Return: error status of the address space.
674  */
675 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
676                                  loff_t lstart, loff_t lend)
677 {
678         int err = 0;
679
680         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
681                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
682                                                  WB_SYNC_ALL);
683                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
684                 if (err != -EIO) {
685                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
686                                                 lstart, lend);
687                         if (!err)
688                                 err = err2;
689                 } else {
690                         /* Clear any previously stored errors */
691                         filemap_check_errors(mapping);
692                 }
693         } else {
694                 err = filemap_check_errors(mapping);
695         }
696         return err;
697 }
698 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
699
700 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
701 {
702         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
703
704         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
705 }
706 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
707
708 /**
709  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
710  *                                 and advance wb_err to current one
711  * @file: struct file on which the error is being reported
712  *
713  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
714  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
715  * since the file was opened if there haven't been any).
716  *
717  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
718  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
719  *
720  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
721  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
722  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
723  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
724  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
725  *
726  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
727  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
728  * the latest value swapped in for this file descriptor.
729  *
730  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
731  */
732 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
733 {
734         int err = 0;
735         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
736         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
737
738         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
739         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
740                 /* Something changed, must use slow path */
741                 spin_lock(&file->f_lock);
742                 old = file->f_wb_err;
743                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
744                                                 &file->f_wb_err);
745                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
746                 spin_unlock(&file->f_lock);
747         }
748
749         /*
750          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
751          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
752          * that the legacy code would have had on these flags.
753          */
754         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
755         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
756         return err;
757 }
758 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
759
760 /**
761  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
762  * @file:       file pointing to address_space with pages
763  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
764  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
765  *
766  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
767  *
768  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
769  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
770  *
771  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
772  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
773  *
774  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
775  */
776 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
777 {
778         int err = 0, err2;
779         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
780
781         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
782                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
783                                                  WB_SYNC_ALL);
784                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
785                 if (err != -EIO)
786                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
787         }
788         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
789         if (!err)
790                 err = err2;
791         return err;
792 }
793 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
794
795 /**
796  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
797  * @old:        page to be replaced
798  * @new:        page to replace with
799  * @gfp_mask:   allocation mode
800  *
801  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
802  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
803  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
804  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
805  * caller must do that.
806  *
807  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
808  *
809  * Return: %0
810  */
811 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask)
812 {
813         struct address_space *mapping = old->mapping;
814         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
815         pgoff_t offset = old->index;
816         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
817         unsigned long flags;
818
819         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
820         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
821         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
822
823         get_page(new);
824         new->mapping = mapping;
825         new->index = offset;
826
827         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
828         xas_store(&xas, new);
829
830         old->mapping = NULL;
831         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
832         if (!PageHuge(old))
833                 __dec_node_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
834         if (!PageHuge(new))
835                 __inc_node_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
836         if (PageSwapBacked(old))
837                 __dec_node_page_state(new, NR_SHMEM);
838         if (PageSwapBacked(new))
839                 __inc_node_page_state(new, NR_SHMEM);
840         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
841         mem_cgroup_migrate(old, new);
842         if (freepage)
843                 freepage(old);
844         put_page(old);
845
846         return 0;
847 }
848 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
849
850 noinline int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
851                                         struct address_space *mapping,
852                                         pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask,
853                                         void **shadowp)
854 {
855         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
856         int huge = PageHuge(page);
857         struct mem_cgroup *memcg;
858         int error;
859
860         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
861         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
862         mapping_set_update(&xas, mapping);
863
864         if (!huge) {
865                 error = mem_cgroup_try_charge(page, current->mm,
866                                               gfp_mask, &memcg, false);
867                 if (error)
868                         return error;
869         }
870
871         get_page(page);
872         page->mapping = mapping;
873         page->index = offset;
874         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
875
876         do {
877                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
878                 void *entry, *old = NULL;
879
880                 if (order > thp_order(page))
881                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
882                                         order, gfp_mask);
883                 xas_lock_irq(&xas);
884                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
885                         old = entry;
886                         if (!xa_is_value(entry)) {
887                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
888                                 goto unlock;
889                         }
890                 }
891
892                 if (old) {
893                         if (shadowp)
894                                 *shadowp = old;
895                         /* entry may have been split before we acquired lock */
896                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
897                         if (order > thp_order(page)) {
898                                 xas_split(&xas, old, order);
899                                 xas_reset(&xas);
900                         }
901                 }
902
903                 xas_store(&xas, page);
904                 if (xas_error(&xas))
905                         goto unlock;
906
907                 if (old)
908                         mapping->nrexceptional--;
909                 mapping->nrpages++;
910
911                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
912                 if (!huge)
913                         __inc_node_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
914 unlock:
915                 xas_unlock_irq(&xas);
916         } while (xas_nomem(&xas, gfp_mask));
917
918         if (xas_error(&xas))
919                 goto error;
920
921         if (!huge)
922                 mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, false, false);
923         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
924         return 0;
925 error:
926         page->mapping = NULL;
927         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
928         if (!huge)
929                 mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg, false);
930         put_page(page);
931         return xas_error(&xas);
932 }
933 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
934
935 /**
936  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
937  * @page:       page to add
938  * @mapping:    the page's address_space
939  * @offset:     page index
940  * @gfp_mask:   page allocation mode
941  *
942  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
943  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
944  *
945  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
946  */
947 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
948                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
949 {
950         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
951                                           gfp_mask, NULL);
952 }
953 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
954
955 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
956                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
957 {
958         void *shadow = NULL;
959         int ret;
960
961         __SetPageLocked(page);
962         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
963                                          gfp_mask, &shadow);
964         if (unlikely(ret))
965                 __ClearPageLocked(page);
966         else {
967                 /*
968                  * The page might have been evicted from cache only
969                  * recently, in which case it should be activated like
970                  * any other repeatedly accessed page.
971                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
972                  * data from the working set, only to cache data that will
973                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
974                  */
975                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
976                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
977                         workingset_refault(page, shadow);
978                 lru_cache_add(page);
979         }
980         return ret;
981 }
982 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
983
984 #ifdef CONFIG_NUMA
985 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
986 {
987         int n;
988         struct page *page;
989
990         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
991                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
992                 do {
993                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
994                         n = cpuset_mem_spread_node();
995                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
996                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
997
998                 return page;
999         }
1000         return alloc_pages(gfp, 0);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
1003 #endif
1004
1005 /*
1006  * In order to wait for pages to become available there must be
1007  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1008  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1009  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1010  * become available, and for the woken contexts to check to be
1011  * sure the appropriate page became available, this saves space
1012  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1013  * collisions.
1014  */
1015 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1016 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1017 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1018
1019 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
1020 {
1021         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1022 }
1023
1024 void __init pagecache_init(void)
1025 {
1026         int i;
1027
1028         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1029                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
1030
1031         page_writeback_init();
1032 }
1033
1034 /* This has the same layout as wait_bit_key - see fs/cachefiles/rdwr.c */
1035 struct wait_page_key {
1036         struct page *page;
1037         int bit_nr;
1038         int page_match;
1039 };
1040
1041 struct wait_page_queue {
1042         struct page *page;
1043         int bit_nr;
1044         wait_queue_entry_t wait;
1045 };
1046
1047 /*
1048  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1049  * we have multiple different kinds of waits, not just he usual "exclusive"
1050  * one.
1051  *
1052  * We have:
1053  *
1054  *  (a) no special bits set:
1055  *
1056  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1057  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1058  *      and remove it from the wait queue.
1059  *
1060  *      Simple and straightforward.
1061  *
1062  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1063  *
1064  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1065  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1066  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1067  *
1068  *      This is the traditional exclusive wait.
1069  *
1070  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1071  *
1072  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1073  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1074  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1075  *      the waiter.
1076  *
1077  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1078  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1079  *      that it now has the lock.
1080  */
1081 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1082 {
1083         unsigned int flags;
1084         struct wait_page_key *key = arg;
1085         struct wait_page_queue *wait_page
1086                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1087
1088         if (wait_page->page != key->page)
1089                return 0;
1090         key->page_match = 1;
1091
1092         if (wait_page->bit_nr != key->bit_nr)
1093                 return 0;
1094
1095         /*
1096          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1097          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1098          */
1099         flags = wait->flags;
1100         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1101                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1102                         return -1;
1103                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1104                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1105                                 return -1;
1106                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1107                 }
1108         }
1109
1110         /*
1111          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1112          * is waiting for this will be checking the flags without
1113          * any locking.
1114          *
1115          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1116          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1117          * with the load-acquire in wait_on_page_bit_common().
1118          */
1119         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1120         wake_up_state(wait->private, mode);
1121
1122         /*
1123          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1124          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1125          *
1126          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1127          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1128          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1129          * might be de-allocated and the process might even have
1130          * exited.
1131          */
1132         list_del_init_careful(&wait->entry);
1133         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1134 }
1135
1136 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1137 {
1138         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1139         struct wait_page_key key;
1140         unsigned long flags;
1141         wait_queue_entry_t bookmark;
1142
1143         key.page = page;
1144         key.bit_nr = bit_nr;
1145         key.page_match = 0;
1146
1147         bookmark.flags = 0;
1148         bookmark.private = NULL;
1149         bookmark.func = NULL;
1150         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1151
1152         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1153         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1154
1155         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1156                 /*
1157                  * Take a breather from holding the lock,
1158                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1159                  * to acquire the lock and remove themselves
1160                  * from wait queue
1161                  */
1162                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1163                 cpu_relax();
1164                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1165                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1166         }
1167
1168         /*
1169          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1170          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1171          * term waiter
1172          *
1173          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1174          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1175          * page waiters.
1176          */
1177         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1178                 ClearPageWaiters(page);
1179                 /*
1180                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1181                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1182                  * other pages on it.
1183                  *
1184                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1185                  */
1186         }
1187         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1188 }
1189
1190 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1191 {
1192         if (!PageWaiters(page))
1193                 return;
1194         wake_up_page_bit(page, bit);
1195 }
1196
1197 /*
1198  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1199  */
1200 enum behavior {
1201         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1202                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1203                          */
1204         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1205                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1206                          */
1207         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1208                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1209                          */
1210 };
1211
1212 /*
1213  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark us done
1214  * if successful.
1215  */
1216 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1217                                         struct wait_queue_entry *wait)
1218 {
1219         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1220                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1221                         return false;
1222         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1223                 return false;
1224
1225         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1226         return true;
1227 }
1228
1229 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1230 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1231
1232 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1233         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1234 {
1235         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1236         struct wait_page_queue wait_page;
1237         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1238         bool thrashing = false;
1239         bool delayacct = false;
1240         unsigned long pflags;
1241
1242         if (bit_nr == PG_locked &&
1243             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1244                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1245                         delayacct_thrashing_start();
1246                         delayacct = true;
1247                 }
1248                 psi_memstall_enter(&pflags);
1249                 thrashing = true;
1250         }
1251
1252         init_wait(wait);
1253         wait->func = wake_page_function;
1254         wait_page.page = page;
1255         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1256
1257 repeat:
1258         wait->flags = 0;
1259         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1260                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1261                 if (--unfairness < 0)
1262                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1263         }
1264
1265         /*
1266          * Do one last check whether we can get the
1267          * page bit synchronously.
1268          *
1269          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1270          * to let any waker we _just_ missed know they
1271          * need to wake us up (otherwise they'll never
1272          * even go to the slow case that looks at the
1273          * page queue), and add ourselves to the wait
1274          * queue if we need to sleep.
1275          *
1276          * This part needs to be done under the queue
1277          * lock to avoid races.
1278          */
1279         spin_lock_irq(&q->lock);
1280         SetPageWaiters(page);
1281         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1282                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1283         spin_unlock_irq(&q->lock);
1284
1285         /*
1286          * From now on, all the logic will be based on
1287          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1288          * see whether the page bit testing has already
1289          * been done by the wake function.
1290          *
1291          * We can drop our reference to the page.
1292          */
1293         if (behavior == DROP)
1294                 put_page(page);
1295
1296         /*
1297          * Note that until the "finish_wait()", or until
1298          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1299          * be very careful with the 'wait->flags', because
1300          * we may race with a waker that sets them.
1301          */
1302         for (;;) {
1303                 unsigned int flags;
1304
1305                 set_current_state(state);
1306
1307                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1308                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1309                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1310                         if (signal_pending_state(state, current))
1311                                 break;
1312
1313                         io_schedule();
1314                         continue;
1315                 }
1316
1317                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1318                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1319                         break;
1320
1321                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1322                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1323                         break;
1324
1325                 /*
1326                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1327                  * try to get it ourselves.
1328                  *
1329                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1330                  */
1331                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags)))
1332                         goto repeat;
1333
1334                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1335                 break;
1336         }
1337
1338         /*
1339          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1340          * waiter from the wait-queues, but the PageWaiters bit will remain
1341          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1342          * to do it here would be difficult and prone to races.
1343          */
1344         finish_wait(q, wait);
1345
1346         if (thrashing) {
1347                 if (delayacct)
1348                         delayacct_thrashing_end();
1349                 psi_memstall_leave(&pflags);
1350         }
1351
1352         /*
1353          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1354          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1355          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1356          * test but before the 'finish_wait()'.
1357          *
1358          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1359          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1360          * return value based on that state without races.
1361          *
1362          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1363          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1364          */
1365         if (behavior == EXCLUSIVE)
1366                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1367
1368         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1369 }
1370
1371 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1372 {
1373         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1374         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1375 }
1376 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1377
1378 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1379 {
1380         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1381         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1382 }
1383 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1384
1385 /**
1386  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1387  * @page: The page to wait for.
1388  *
1389  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1390  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1391  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1392  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1393  * dereference @page.
1394  */
1395 void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page)
1396 {
1397         wait_queue_head_t *q;
1398
1399         page = compound_head(page);
1400         q = page_waitqueue(page);
1401         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE, DROP);
1402 }
1403
1404 /**
1405  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1406  * @page: Page defining the wait queue of interest
1407  * @waiter: Waiter to add to the queue
1408  *
1409  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1410  */
1411 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1412 {
1413         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1414         unsigned long flags;
1415
1416         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1417         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1418         SetPageWaiters(page);
1419         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1420 }
1421 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1422
1423 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1424
1425 /*
1426  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1427  *
1428  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1429  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1430  * not support that special operation, we just do this all by hand
1431  * instead.
1432  *
1433  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1434  * being cleared, but a memory barrier should be unneccssary since it is
1435  * in the same byte as PG_locked.
1436  */
1437 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1438 {
1439         clear_bit_unlock(nr, mem);
1440         /* smp_mb__after_atomic(); */
1441         return test_bit(PG_waiters, mem);
1442 }
1443
1444 #endif
1445
1446 /**
1447  * unlock_page - unlock a locked page
1448  * @page: the page
1449  *
1450  * Unlocks the page and wakes up sleepers in ___wait_on_page_locked().
1451  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1452  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1453  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1454  *
1455  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1456  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1457  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1458  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1459  * test the sign bit).
1460  */
1461 void unlock_page(struct page *page)
1462 {
1463         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1464         page = compound_head(page);
1465         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1466         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1467                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1468 }
1469 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1470
1471 /**
1472  * end_page_writeback - end writeback against a page
1473  * @page: the page
1474  */
1475 void end_page_writeback(struct page *page)
1476 {
1477         /*
1478          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1479          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1480          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1481          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1482          * ever page writeback.
1483          */
1484         if (PageReclaim(page)) {
1485                 ClearPageReclaim(page);
1486                 rotate_reclaimable_page(page);
1487         }
1488
1489         /*
1490          * Writeback does not hold a page reference of its own, relying
1491          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1492          * But here we must make sure that the page is not freed and
1493          * reused before the wake_up_page().
1494          */
1495         get_page(page);
1496         if (!test_clear_page_writeback(page))
1497                 BUG();
1498
1499         smp_mb__after_atomic();
1500         wake_up_page(page, PG_writeback);
1501         put_page(page);
1502 }
1503 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1504
1505 /*
1506  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1507  * flags appropriately
1508  */
1509 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1510 {
1511         if (!is_write) {
1512                 if (!err) {
1513                         SetPageUptodate(page);
1514                 } else {
1515                         ClearPageUptodate(page);
1516                         SetPageError(page);
1517                 }
1518                 unlock_page(page);
1519         } else {
1520                 if (err) {
1521                         struct address_space *mapping;
1522
1523                         SetPageError(page);
1524                         mapping = page_mapping(page);
1525                         if (mapping)
1526                                 mapping_set_error(mapping, err);
1527                 }
1528                 end_page_writeback(page);
1529         }
1530 }
1531 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1532
1533 /**
1534  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1535  * @__page: the page to lock
1536  */
1537 void __lock_page(struct page *__page)
1538 {
1539         struct page *page = compound_head(__page);
1540         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1541         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1542                                 EXCLUSIVE);
1543 }
1544 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1545
1546 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1547 {
1548         struct page *page = compound_head(__page);
1549         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1550         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1551                                         EXCLUSIVE);
1552 }
1553 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1554
1555 /*
1556  * Return values:
1557  * 1 - page is locked; mmap_sem is still held.
1558  * 0 - page is not locked.
1559  *     mmap_sem has been released (up_read()), unless flags had both
1560  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1561  *     which case mmap_sem is still held.
1562  *
1563  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1564  * with the page locked and the mmap_sem unperturbed.
1565  */
1566 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1567                          unsigned int flags)
1568 {
1569         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1570                 /*
1571                  * CAUTION! In this case, mmap_sem is not released
1572                  * even though return 0.
1573                  */
1574                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1575                         return 0;
1576
1577                 up_read(&mm->mmap_sem);
1578                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1579                         wait_on_page_locked_killable(page);
1580                 else
1581                         wait_on_page_locked(page);
1582                 return 0;
1583         } else {
1584                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1585                         int ret;
1586
1587                         ret = __lock_page_killable(page);
1588                         if (ret) {
1589                                 up_read(&mm->mmap_sem);
1590                                 return 0;
1591                         }
1592                 } else
1593                         __lock_page(page);
1594                 return 1;
1595         }
1596 }
1597
1598 /**
1599  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1600  * @mapping: Mapping.
1601  * @index: Index.
1602  * @max_scan: Maximum range to search.
1603  *
1604  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1605  * gap with the lowest index.
1606  *
1607  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1608  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1609  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1610  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1611  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1612  *
1613  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1614  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1615  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1616  */
1617 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1618                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1619 {
1620         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1621
1622         while (max_scan--) {
1623                 void *entry = xas_next(&xas);
1624                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1625                         break;
1626                 if (xas.xa_index == 0)
1627                         break;
1628         }
1629
1630         return xas.xa_index;
1631 }
1632 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1633
1634 /**
1635  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1636  * @mapping: Mapping.
1637  * @index: Index.
1638  * @max_scan: Maximum range to search.
1639  *
1640  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1641  * gap with the highest index.
1642  *
1643  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1644  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1645  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1646  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1647  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1648  *
1649  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1650  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1651  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1652  */
1653 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1654                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1655 {
1656         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1657
1658         while (max_scan--) {
1659                 void *entry = xas_prev(&xas);
1660                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1661                         break;
1662                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1663                         break;
1664         }
1665
1666         return xas.xa_index;
1667 }
1668 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1669
1670 /**
1671  * find_get_entry - find and get a page cache entry
1672  * @mapping: the address_space to search
1673  * @offset: the page cache index
1674  *
1675  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1676  * page cache page, it is returned with an increased refcount.
1677  *
1678  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1679  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1680  *
1681  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1682  */
1683 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1684 {
1685         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
1686         struct page *page;
1687
1688         rcu_read_lock();
1689 repeat:
1690         xas_reset(&xas);
1691         page = xas_load(&xas);
1692         if (xas_retry(&xas, page))
1693                 goto repeat;
1694         /*
1695          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1696          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1697          */
1698         if (!page || xa_is_value(page))
1699                 goto out;
1700
1701         if (!page_cache_get_speculative(page))
1702                 goto repeat;
1703
1704         /*
1705          * Has the page moved or been split?
1706          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1707          * include/linux/pagemap.h for details.
1708          */
1709         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1710                 put_page(page);
1711                 goto repeat;
1712         }
1713         page = find_subpage(page, offset);
1714 out:
1715         rcu_read_unlock();
1716
1717         return page;
1718 }
1719 EXPORT_SYMBOL(find_get_entry);
1720
1721 /**
1722  * find_lock_entry - locate, pin and lock a page cache entry
1723  * @mapping: the address_space to search
1724  * @offset: the page cache index
1725  *
1726  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1727  * page cache page, it is returned locked and with an increased
1728  * refcount.
1729  *
1730  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1731  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1732  *
1733  * find_lock_entry() may sleep.
1734  *
1735  * Return: the found page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1736  */
1737 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1738 {
1739         struct page *page;
1740
1741 repeat:
1742         page = find_get_entry(mapping, offset);
1743         if (page && !xa_is_value(page)) {
1744                 lock_page(page);
1745                 /* Has the page been truncated? */
1746                 if (unlikely(page_mapping(page) != mapping)) {
1747                         unlock_page(page);
1748                         put_page(page);
1749                         goto repeat;
1750                 }
1751                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
1752         }
1753         return page;
1754 }
1755 EXPORT_SYMBOL(find_lock_entry);
1756
1757 /**
1758  * pagecache_get_page - find and get a page reference
1759  * @mapping: the address_space to search
1760  * @offset: the page index
1761  * @fgp_flags: PCG flags
1762  * @gfp_mask: gfp mask to use for the page cache data page allocation
1763  *
1764  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.
1765  *
1766  * PCG flags modify how the page is returned.
1767  *
1768  * @fgp_flags can be:
1769  *
1770  * - FGP_ACCESSED: the page will be marked accessed
1771  * - FGP_LOCK: Page is return locked
1772  * - FGP_CREAT: If page is not present then a new page is allocated using
1773  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU
1774  *   list. The page is returned locked and with an increased
1775  *   refcount.
1776  * - FGP_FOR_MMAP: Similar to FGP_CREAT, only we want to allow the caller to do
1777  *   its own locking dance if the page is already in cache, or unlock the page
1778  *   before returning if we had to add the page to pagecache.
1779  *
1780  * If FGP_LOCK or FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1781  * if the GFP flags specified for FGP_CREAT are atomic.
1782  *
1783  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1784  *
1785  * Return: the found page or %NULL otherwise.
1786  */
1787 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t offset,
1788         int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1789 {
1790         struct page *page;
1791
1792 repeat:
1793         page = find_get_entry(mapping, offset);
1794         if (xa_is_value(page))
1795                 page = NULL;
1796         if (!page)
1797                 goto no_page;
1798
1799         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1800                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1801                         if (!trylock_page(page)) {
1802                                 put_page(page);
1803                                 return NULL;
1804                         }
1805                 } else {
1806                         lock_page(page);
1807                 }
1808
1809                 /* Has the page been truncated? */
1810                 if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
1811                         unlock_page(page);
1812                         put_page(page);
1813                         goto repeat;
1814                 }
1815                 VM_BUG_ON_PAGE(page->index != offset, page);
1816         }
1817
1818         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1819                 mark_page_accessed(page);
1820
1821 no_page:
1822         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1823                 int err;
1824                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_cap_account_dirty(mapping))
1825                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1826                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1827                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1828
1829                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1830                 if (!page)
1831                         return NULL;
1832
1833                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1834                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1835
1836                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1837                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1838                         __SetPageReferenced(page);
1839
1840                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, offset, gfp_mask);
1841                 if (unlikely(err)) {
1842                         put_page(page);
1843                         page = NULL;
1844                         if (err == -EEXIST)
1845                                 goto repeat;
1846                 }
1847
1848                 /*
1849                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1850                  * an unlocked page.
1851                  */
1852                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1853                         unlock_page(page);
1854         }
1855
1856         return page;
1857 }
1858 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1859
1860 /**
1861  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1862  * @mapping:    The address_space to search
1863  * @start:      The starting page cache index
1864  * @nr_entries: The maximum number of entries
1865  * @entries:    Where the resulting entries are placed
1866  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1867  *
1868  * find_get_entries() will search for and return a group of up to
1869  * @nr_entries entries in the mapping.  The entries are placed at
1870  * @entries.  find_get_entries() takes a reference against any actual
1871  * pages it returns.
1872  *
1873  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1874  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1875  * not-present pages.
1876  *
1877  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1878  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1879  *
1880  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1881  */
1882 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping,
1883                           pgoff_t start, unsigned int nr_entries,
1884                           struct page **entries, pgoff_t *indices)
1885 {
1886         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1887         struct page *page;
1888         unsigned int ret = 0;
1889
1890         if (!nr_entries)
1891                 return 0;
1892
1893         rcu_read_lock();
1894         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
1895                 if (xas_retry(&xas, page))
1896                         continue;
1897                 /*
1898                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1899                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1900                  * without attempting to raise page count.
1901                  */
1902                 if (xa_is_value(page))
1903                         goto export;
1904
1905                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1906                         goto retry;
1907
1908                 /* Has the page moved or been split? */
1909                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1910                         goto put_page;
1911                 page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1912
1913 export:
1914                 indices[ret] = xas.xa_index;
1915                 entries[ret] = page;
1916                 if (++ret == nr_entries)
1917                         break;
1918                 continue;
1919 put_page:
1920                 put_page(page);
1921 retry:
1922                 xas_reset(&xas);
1923         }
1924         rcu_read_unlock();
1925         return ret;
1926 }
1927
1928 /**
1929  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
1930  * @mapping:    The address_space to search
1931  * @start:      The starting page index
1932  * @end:        The final page index (inclusive)
1933  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1934  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1935  *
1936  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
1937  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
1938  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
1939  * a reference against the returned pages.
1940  *
1941  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1942  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1943  * We also update @start to index the next page for the traversal.
1944  *
1945  * Return: the number of pages which were found. If this number is
1946  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
1947  * reached.
1948  */
1949 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
1950                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
1951                               struct page **pages)
1952 {
1953         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
1954         struct page *page;
1955         unsigned ret = 0;
1956
1957         if (unlikely(!nr_pages))
1958                 return 0;
1959
1960         rcu_read_lock();
1961         xas_for_each(&xas, page, end) {
1962                 if (xas_retry(&xas, page))
1963                         continue;
1964                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
1965                 if (xa_is_value(page))
1966                         continue;
1967
1968                 if (!page_cache_get_speculative(page))
1969                         goto retry;
1970
1971                 /* Has the page moved or been split? */
1972                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1973                         goto put_page;
1974
1975                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
1976                 if (++ret == nr_pages) {
1977                         *start = xas.xa_index + 1;
1978                         goto out;
1979                 }
1980                 continue;
1981 put_page:
1982                 put_page(page);
1983 retry:
1984                 xas_reset(&xas);
1985         }
1986
1987         /*
1988          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
1989          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
1990          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
1991          * already broken anyway.
1992          */
1993         if (end == (pgoff_t)-1)
1994                 *start = (pgoff_t)-1;
1995         else
1996                 *start = end + 1;
1997 out:
1998         rcu_read_unlock();
1999
2000         return ret;
2001 }
2002
2003 /**
2004  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2005  * @mapping:    The address_space to search
2006  * @index:      The starting page index
2007  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2008  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2009  *
2010  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
2011  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
2012  *
2013  * Return: the number of pages which were found.
2014  */
2015 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2016                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2017 {
2018         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2019         struct page *page;
2020         unsigned int ret = 0;
2021
2022         if (unlikely(!nr_pages))
2023                 return 0;
2024
2025         rcu_read_lock();
2026         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
2027                 if (xas_retry(&xas, page))
2028                         continue;
2029                 /*
2030                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2031                  * No current caller is looking for DAX entries.
2032                  */
2033                 if (xa_is_value(page))
2034                         break;
2035
2036                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2037                         goto retry;
2038
2039                 /* Has the page moved or been split? */
2040                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2041                         goto put_page;
2042
2043                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2044                 if (++ret == nr_pages)
2045                         break;
2046                 continue;
2047 put_page:
2048                 put_page(page);
2049 retry:
2050                 xas_reset(&xas);
2051         }
2052         rcu_read_unlock();
2053         return ret;
2054 }
2055 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2056
2057 /**
2058  * find_get_pages_range_tag - find and return pages in given range matching @tag
2059  * @mapping:    the address_space to search
2060  * @index:      the starting page index
2061  * @end:        The final page index (inclusive)
2062  * @tag:        the tag index
2063  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2064  * @pages:      where the resulting pages are placed
2065  *
2066  * Like find_get_pages, except we only return pages which are tagged with
2067  * @tag.   We update @index to index the next page for the traversal.
2068  *
2069  * Return: the number of pages which were found.
2070  */
2071 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2072                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2073                         struct page **pages)
2074 {
2075         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2076         struct page *page;
2077         unsigned ret = 0;
2078
2079         if (unlikely(!nr_pages))
2080                 return 0;
2081
2082         rcu_read_lock();
2083         xas_for_each_marked(&xas, page, end, tag) {
2084                 if (xas_retry(&xas, page))
2085                         continue;
2086                 /*
2087                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2088                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2089                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2090                  */
2091                 if (xa_is_value(page))
2092                         continue;
2093
2094                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2095                         goto retry;
2096
2097                 /* Has the page moved or been split? */
2098                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2099                         goto put_page;
2100
2101                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2102                 if (++ret == nr_pages) {
2103                         *index = xas.xa_index + 1;
2104                         goto out;
2105                 }
2106                 continue;
2107 put_page:
2108                 put_page(page);
2109 retry:
2110                 xas_reset(&xas);
2111         }
2112
2113         /*
2114          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2115          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2116          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2117          * broken anyway.
2118          */
2119         if (end == (pgoff_t)-1)
2120                 *index = (pgoff_t)-1;
2121         else
2122                 *index = end + 1;
2123 out:
2124         rcu_read_unlock();
2125
2126         return ret;
2127 }
2128 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2129
2130 /*
2131  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2132  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2133  *
2134  *      ---R__________________________________________B__________
2135  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2136  *
2137  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2138  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2139  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2140  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2141  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2142  *
2143  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2144  */
2145 static void shrink_readahead_size_eio(struct file *filp,
2146                                         struct file_ra_state *ra)
2147 {
2148         ra->ra_pages /= 4;
2149 }
2150
2151 /**
2152  * generic_file_buffered_read - generic file read routine
2153  * @iocb:       the iocb to read
2154  * @iter:       data destination
2155  * @written:    already copied
2156  *
2157  * This is a generic file read routine, and uses the
2158  * mapping->a_ops->readpage() function for the actual low-level stuff.
2159  *
2160  * This is really ugly. But the goto's actually try to clarify some
2161  * of the logic when it comes to error handling etc.
2162  *
2163  * Return:
2164  * * total number of bytes copied, including those the were already @written
2165  * * negative error code if nothing was copied
2166  */
2167 static ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
2168                 struct iov_iter *iter, ssize_t written)
2169 {
2170         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2171         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2172         struct inode *inode = mapping->host;
2173         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2174         loff_t *ppos = &iocb->ki_pos;
2175         pgoff_t index;
2176         pgoff_t last_index;
2177         pgoff_t prev_index;
2178         unsigned long offset;      /* offset into pagecache page */
2179         unsigned int prev_offset;
2180         int error = 0;
2181
2182         if (unlikely(*ppos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2183                 return 0;
2184         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2185
2186         index = *ppos >> PAGE_SHIFT;
2187         prev_index = ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
2188         prev_offset = ra->prev_pos & (PAGE_SIZE-1);
2189         last_index = (*ppos + iter->count + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
2190         offset = *ppos & ~PAGE_MASK;
2191
2192         for (;;) {
2193                 struct page *page;
2194                 pgoff_t end_index;
2195                 loff_t isize;
2196                 unsigned long nr, ret;
2197
2198                 cond_resched();
2199 find_page:
2200                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2201                         error = -EINTR;
2202                         goto out;
2203                 }
2204
2205                 page = find_get_page(mapping, index);
2206                 if (!page) {
2207                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
2208                                 goto would_block;
2209                         page_cache_sync_readahead(mapping,
2210                                         ra, filp,
2211                                         index, last_index - index);
2212                         page = find_get_page(mapping, index);
2213                         if (unlikely(page == NULL))
2214                                 goto no_cached_page;
2215                 }
2216                 if (PageReadahead(page)) {
2217                         page_cache_async_readahead(mapping,
2218                                         ra, filp, page,
2219                                         index, last_index - index);
2220                 }
2221                 if (!PageUptodate(page)) {
2222                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2223                                 put_page(page);
2224                                 goto would_block;
2225                         }
2226
2227                         /*
2228                          * See comment in do_read_cache_page on why
2229                          * wait_on_page_locked is used to avoid unnecessarily
2230                          * serialisations and why it's safe.
2231                          */
2232                         error = wait_on_page_locked_killable(page);
2233                         if (unlikely(error))
2234                                 goto readpage_error;
2235                         if (PageUptodate(page))
2236                                 goto page_ok;
2237
2238                         if (inode->i_blkbits == PAGE_SHIFT ||
2239                                         !mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2240                                 goto page_not_up_to_date;
2241                         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2242                         if (unlikely(iov_iter_is_pipe(iter)))
2243                                 goto page_not_up_to_date;
2244                         if (!trylock_page(page))
2245                                 goto page_not_up_to_date;
2246                         /* Did it get truncated before we got the lock? */
2247                         if (!page->mapping)
2248                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2249                         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page,
2250                                                         offset, iter->count))
2251                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2252                         unlock_page(page);
2253                 }
2254 page_ok:
2255                 /*
2256                  * i_size must be checked after we know the page is Uptodate.
2257                  *
2258                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2259                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2260                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2261                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2262                  */
2263
2264                 isize = i_size_read(inode);
2265                 end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
2266                 if (unlikely(!isize || index > end_index)) {
2267                         put_page(page);
2268                         goto out;
2269                 }
2270
2271                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
2272                 nr = PAGE_SIZE;
2273                 if (index == end_index) {
2274                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_MASK) + 1;
2275                         if (nr <= offset) {
2276                                 put_page(page);
2277                                 goto out;
2278                         }
2279                 }
2280                 nr = nr - offset;
2281
2282                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
2283                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
2284                  * before reading the page on the kernel side.
2285                  */
2286                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
2287                         flush_dcache_page(page);
2288
2289                 /*
2290                  * When a sequential read accesses a page several times,
2291                  * only mark it as accessed the first time.
2292                  */
2293                 if (prev_index != index || offset != prev_offset)
2294                         mark_page_accessed(page);
2295                 prev_index = index;
2296
2297                 /*
2298                  * Ok, we have the page, and it's up-to-date, so
2299                  * now we can copy it to user space...
2300                  */
2301
2302                 ret = copy_page_to_iter(page, offset, nr, iter);
2303                 offset += ret;
2304                 index += offset >> PAGE_SHIFT;
2305                 offset &= ~PAGE_MASK;
2306                 prev_offset = offset;
2307
2308                 put_page(page);
2309                 written += ret;
2310                 if (!iov_iter_count(iter))
2311                         goto out;
2312                 if (ret < nr) {
2313                         error = -EFAULT;
2314                         goto out;
2315                 }
2316                 continue;
2317
2318 page_not_up_to_date:
2319                 /* Get exclusive access to the page ... */
2320                 error = lock_page_killable(page);
2321                 if (unlikely(error))
2322                         goto readpage_error;
2323
2324 page_not_up_to_date_locked:
2325                 /* Did it get truncated before we got the lock? */
2326                 if (!page->mapping) {
2327                         unlock_page(page);
2328                         put_page(page);
2329                         continue;
2330                 }
2331
2332                 /* Did somebody else fill it already? */
2333                 if (PageUptodate(page)) {
2334                         unlock_page(page);
2335                         goto page_ok;
2336                 }
2337
2338 readpage:
2339                 /*
2340                  * A previous I/O error may have been due to temporary
2341                  * failures, eg. multipath errors.
2342                  * PG_error will be set again if readpage fails.
2343                  */
2344                 ClearPageError(page);
2345                 /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2346                 error = mapping->a_ops->readpage(filp, page);
2347
2348                 if (unlikely(error)) {
2349                         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE) {
2350                                 put_page(page);
2351                                 error = 0;
2352                                 goto find_page;
2353                         }
2354                         goto readpage_error;
2355                 }
2356
2357                 if (!PageUptodate(page)) {
2358                         error = lock_page_killable(page);
2359                         if (unlikely(error))
2360                                 goto readpage_error;
2361                         if (!PageUptodate(page)) {
2362                                 if (page->mapping == NULL) {
2363                                         /*
2364                                          * invalidate_mapping_pages got it
2365                                          */
2366                                         unlock_page(page);
2367                                         put_page(page);
2368                                         goto find_page;
2369                                 }
2370                                 unlock_page(page);
2371                                 shrink_readahead_size_eio(filp, ra);
2372                                 error = -EIO;
2373                                 goto readpage_error;
2374                         }
2375                         unlock_page(page);
2376                 }
2377
2378                 goto page_ok;
2379
2380 readpage_error:
2381                 /* UHHUH! A synchronous read error occurred. Report it */
2382                 put_page(page);
2383                 goto out;
2384
2385 no_cached_page:
2386                 /*
2387                  * Ok, it wasn't cached, so we need to create a new
2388                  * page..
2389                  */
2390                 page = page_cache_alloc(mapping);
2391                 if (!page) {
2392                         error = -ENOMEM;
2393                         goto out;
2394                 }
2395                 error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2396                                 mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2397                 if (error) {
2398                         put_page(page);
2399                         if (error == -EEXIST) {
2400                                 error = 0;
2401                                 goto find_page;
2402                         }
2403                         goto out;
2404                 }
2405                 goto readpage;
2406         }
2407
2408 would_block:
2409         error = -EAGAIN;
2410 out:
2411         ra->prev_pos = prev_index;
2412         ra->prev_pos <<= PAGE_SHIFT;
2413         ra->prev_pos |= prev_offset;
2414
2415         *ppos = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT) + offset;
2416         file_accessed(filp);
2417         return written ? written : error;
2418 }
2419
2420 /**
2421  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2422  * @iocb:       kernel I/O control block
2423  * @iter:       destination for the data read
2424  *
2425  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2426  * that can use the page cache directly.
2427  * Return:
2428  * * number of bytes copied, even for partial reads
2429  * * negative error code if nothing was read
2430  */
2431 ssize_t
2432 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2433 {
2434         size_t count = iov_iter_count(iter);
2435         ssize_t retval = 0;
2436
2437         if (!count)
2438                 goto out; /* skip atime */
2439
2440         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2441                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2442                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2443                 struct inode *inode = mapping->host;
2444                 loff_t size;
2445
2446                 size = i_size_read(inode);
2447                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2448                         if (filemap_range_has_page(mapping, iocb->ki_pos,
2449                                                    iocb->ki_pos + count - 1))
2450                                 return -EAGAIN;
2451                 } else {
2452                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2453                                                 iocb->ki_pos,
2454                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2455                         if (retval < 0)
2456                                 goto out;
2457                 }
2458
2459                 file_accessed(file);
2460
2461                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2462                 if (retval >= 0) {
2463                         iocb->ki_pos += retval;
2464                         count -= retval;
2465                 }
2466                 iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2467
2468                 /*
2469                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2470                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2471                  * we've already read everything we wanted to, or if
2472                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2473                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2474                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2475                  * DAX files, so don't bother trying.
2476                  */
2477                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2478                     IS_DAX(inode))
2479                         goto out;
2480         }
2481
2482         retval = generic_file_buffered_read(iocb, iter, retval);
2483 out:
2484         return retval;
2485 }
2486 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2487
2488 #ifdef CONFIG_MMU
2489 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2490 /*
2491  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_sem
2492  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2493  * @page - the page to lock.
2494  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2495  *
2496  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_sem.
2497  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2498  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_sem then fpin
2499  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2500  */
2501 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2502                                      struct file **fpin)
2503 {
2504         if (trylock_page(page))
2505                 return 1;
2506
2507         /*
2508          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2509          * the mmap_sem still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2510          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2511          */
2512         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2513                 return 0;
2514
2515         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2516         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2517                 if (__lock_page_killable(page)) {
2518                         /*
2519                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_sem,
2520                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2521                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2522                          * mmap_sem here and return 0 if we don't have a fpin.
2523                          */
2524                         if (*fpin == NULL)
2525                                 up_read(&vmf->vma->vm_mm->mmap_sem);
2526                         return 0;
2527                 }
2528         } else
2529                 __lock_page(page);
2530         return 1;
2531 }
2532
2533
2534 /*
2535  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2536  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2537  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2538  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2539  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2540  */
2541 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2542 {
2543         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2544         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2545         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2546         struct file *fpin = NULL;
2547         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2548
2549         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2550         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2551                 return fpin;
2552         if (!ra->ra_pages)
2553                 return fpin;
2554
2555         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2556                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2557                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, file, offset,
2558                                           ra->ra_pages);
2559                 return fpin;
2560         }
2561
2562         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2563         if (ra->mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2564                 ra->mmap_miss++;
2565
2566         /*
2567          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2568          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2569          */
2570         if (ra->mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2571                 return fpin;
2572
2573         /*
2574          * mmap read-around
2575          */
2576         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2577         ra->start = max_t(long, 0, offset - ra->ra_pages / 2);
2578         ra->size = ra->ra_pages;
2579         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2580         ra_submit(ra, mapping, file);
2581         return fpin;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2586  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2587  * was pinned if we have to drop the mmap_sem in order to do IO.
2588  */
2589 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2590                                             struct page *page)
2591 {
2592         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2593         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2594         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2595         struct file *fpin = NULL;
2596         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2597
2598         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2599         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2600                 return fpin;
2601         if (ra->mmap_miss > 0)
2602                 ra->mmap_miss--;
2603         if (PageReadahead(page)) {
2604                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2605                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2606                                            page, offset, ra->ra_pages);
2607         }
2608         return fpin;
2609 }
2610
2611 /**
2612  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2613  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2614  *
2615  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2616  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2617  *
2618  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2619  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2620  * having a lot of duplicated code.
2621  *
2622  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held on entry.
2623  *
2624  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_sem
2625  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2626  *
2627  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_sem
2628  * has not been released.
2629  *
2630  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2631  *
2632  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2633  */
2634 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2635 {
2636         int error;
2637         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2638         struct file *fpin = NULL;
2639         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2640         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2641         struct inode *inode = mapping->host;
2642         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2643         pgoff_t max_off;
2644         struct page *page;
2645         vm_fault_t ret = 0;
2646
2647         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2648         if (unlikely(offset >= max_off))
2649                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2650
2651         /*
2652          * Do we have something in the page cache already?
2653          */
2654         page = find_get_page(mapping, offset);
2655         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2656                 /*
2657                  * We found the page, so try async readahead before
2658                  * waiting for the lock.
2659                  */
2660                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2661         } else if (!page) {
2662                 /* No page in the page cache at all */
2663                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2664                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2665                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2666                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2667 retry_find:
2668                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2669                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2670                                           vmf->gfp_mask);
2671                 if (!page) {
2672                         if (fpin)
2673                                 goto out_retry;
2674                         return vmf_error(-ENOMEM);
2675                 }
2676         }
2677
2678         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
2679                 goto out_retry;
2680
2681         /* Did it get truncated? */
2682         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
2683                 unlock_page(page);
2684                 put_page(page);
2685                 goto retry_find;
2686         }
2687         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
2688
2689         /*
2690          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
2691          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
2692          */
2693         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
2694                 goto page_not_uptodate;
2695
2696         /*
2697          * We've made it this far and we had to drop our mmap_sem, now is the
2698          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
2699          * redo the fault.
2700          */
2701         if (fpin) {
2702                 unlock_page(page);
2703                 goto out_retry;
2704         }
2705
2706         /*
2707          * Found the page and have a reference on it.
2708          * We must recheck i_size under page lock.
2709          */
2710         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2711         if (unlikely(offset >= max_off)) {
2712                 unlock_page(page);
2713                 put_page(page);
2714                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2715         }
2716
2717         vmf->page = page;
2718         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
2719
2720 page_not_uptodate:
2721         /*
2722          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
2723          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
2724          * because there really aren't any performance issues here
2725          * and we need to check for errors.
2726          */
2727         ClearPageError(page);
2728         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2729         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2730         if (!error) {
2731                 wait_on_page_locked(page);
2732                 if (!PageUptodate(page))
2733                         error = -EIO;
2734         }
2735         if (fpin)
2736                 goto out_retry;
2737         put_page(page);
2738
2739         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2740                 goto retry_find;
2741
2742         /* Things didn't work out. Return zero to tell the mm layer so. */
2743         shrink_readahead_size_eio(file, ra);
2744         return VM_FAULT_SIGBUS;
2745
2746 out_retry:
2747         /*
2748          * We dropped the mmap_sem, we need to return to the fault handler to
2749          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
2750          * page.
2751          */
2752         if (page)
2753                 put_page(page);
2754         if (fpin)
2755                 fput(fpin);
2756         return ret | VM_FAULT_RETRY;
2757 }
2758 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
2759
2760 void filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2761                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
2762 {
2763         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2764         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2765         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
2766         unsigned long max_idx;
2767         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
2768         struct page *page;
2769
2770         rcu_read_lock();
2771         xas_for_each(&xas, page, end_pgoff) {
2772                 if (xas_retry(&xas, page))
2773                         continue;
2774                 if (xa_is_value(page))
2775                         goto next;
2776
2777                 /*
2778                  * Check for a locked page first, as a speculative
2779                  * reference may adversely influence page migration.
2780                  */
2781                 if (PageLocked(page))
2782                         goto next;
2783                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2784                         goto next;
2785
2786                 /* Has the page moved or been split? */
2787                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2788                         goto skip;
2789                 page = find_subpage(page, xas.xa_index);
2790
2791                 if (!PageUptodate(page) ||
2792                                 PageReadahead(page) ||
2793                                 PageHWPoison(page))
2794                         goto skip;
2795                 if (!trylock_page(page))
2796                         goto skip;
2797
2798                 if (page->mapping != mapping || !PageUptodate(page))
2799                         goto unlock;
2800
2801                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
2802                 if (page->index >= max_idx)
2803                         goto unlock;
2804
2805                 if (file->f_ra.mmap_miss > 0)
2806                         file->f_ra.mmap_miss--;
2807
2808                 vmf->address += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
2809                 if (vmf->pte)
2810                         vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
2811                 last_pgoff = xas.xa_index;
2812                 if (alloc_set_pte(vmf, NULL, page))
2813                         goto unlock;
2814                 unlock_page(page);
2815                 goto next;
2816 unlock:
2817                 unlock_page(page);
2818 skip:
2819                 put_page(page);
2820 next:
2821                 /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
2822                 if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd))
2823                         break;
2824         }
2825         rcu_read_unlock();
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
2828
2829 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2830 {
2831         struct page *page = vmf->page;
2832         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2833         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
2834
2835         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2836         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2837         lock_page(page);
2838         if (page->mapping != inode->i_mapping) {
2839                 unlock_page(page);
2840                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2841                 goto out;
2842         }
2843         /*
2844          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
2845          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
2846          * see the dirty page and writeprotect it again.
2847          */
2848         set_page_dirty(page);
2849         wait_for_stable_page(page);
2850 out:
2851         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2852         return ret;
2853 }
2854
2855 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
2856         .fault          = filemap_fault,
2857         .map_pages      = filemap_map_pages,
2858         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
2859 };
2860
2861 /* This is used for a general mmap of a disk file */
2862
2863 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2864 {
2865         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2866
2867         if (!mapping->a_ops->readpage)
2868                 return -ENOEXEC;
2869         file_accessed(file);
2870         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
2871         return 0;
2872 }
2873
2874 /*
2875  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
2876  */
2877 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2878 {
2879         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
2880                 return -EINVAL;
2881         return generic_file_mmap(file, vma);
2882 }
2883 #else
2884 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2885 {
2886         return VM_FAULT_SIGBUS;
2887 }
2888 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2889 {
2890         return -ENOSYS;
2891 }
2892 int generic_file_readonly_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2893 {
2894         return -ENOSYS;
2895 }
2896 #endif /* CONFIG_MMU */
2897
2898 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
2899 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
2900 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
2901
2902 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
2903 {
2904         if (!IS_ERR(page)) {
2905                 wait_on_page_locked(page);
2906                 if (!PageUptodate(page)) {
2907                         put_page(page);
2908                         page = ERR_PTR(-EIO);
2909                 }
2910         }
2911         return page;
2912 }
2913
2914 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
2915                                 pgoff_t index,
2916                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2917                                 void *data,
2918                                 gfp_t gfp)
2919 {
2920         struct page *page;
2921         int err;
2922 repeat:
2923         page = find_get_page(mapping, index);
2924         if (!page) {
2925                 page = __page_cache_alloc(gfp);
2926                 if (!page)
2927                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2928                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
2929                 if (unlikely(err)) {
2930                         put_page(page);
2931                         if (err == -EEXIST)
2932                                 goto repeat;
2933                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
2934                         return ERR_PTR(err);
2935                 }
2936
2937 filler:
2938                 if (filler)
2939                         err = filler(data, page);
2940                 else
2941                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
2942
2943                 if (err < 0) {
2944                         put_page(page);
2945                         return ERR_PTR(err);
2946                 }
2947
2948                 page = wait_on_page_read(page);
2949                 if (IS_ERR(page))
2950                         return page;
2951                 goto out;
2952         }
2953         if (PageUptodate(page))
2954                 goto out;
2955
2956         /*
2957          * Page is not up to date and may be locked due one of the following
2958          * case a: Page is being filled and the page lock is held
2959          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
2960          * case c: Truncation in progress (page locked)
2961          * case d: Reclaim in progress
2962          *
2963          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
2964          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
2965          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
2966          *    the page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
2967          *    it's a race vs truncate race.
2968          * Case b, the page will not be up to date
2969          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
2970          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
2971          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
2972          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
2973          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
2974          *    released before return.
2975          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
2976          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
2977          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
2978          *    no need to serialise with page lock.
2979          *
2980          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
2981          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
2982          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
2983          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
2984          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
2985          * wait on the same page for IO to complete.
2986          */
2987         wait_on_page_locked(page);
2988         if (PageUptodate(page))
2989                 goto out;
2990
2991         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
2992         lock_page(page);
2993
2994         /* Case c or d, restart the operation */
2995         if (!page->mapping) {
2996                 unlock_page(page);
2997                 put_page(page);
2998                 goto repeat;
2999         }
3000
3001         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3002         if (PageUptodate(page)) {
3003                 unlock_page(page);
3004                 goto out;
3005         }
3006
3007         /*
3008          * A previous I/O error may have been due to temporary
3009          * failures.
3010          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3011          * set again if read page fails.
3012          */
3013         ClearPageError(page);
3014         goto filler;
3015
3016 out:
3017         mark_page_accessed(page);
3018         return page;
3019 }
3020
3021 /**
3022  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
3023  * @mapping:    the page's address_space
3024  * @index:      the page index
3025  * @filler:     function to perform the read
3026  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3027  *
3028  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3029  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3030  *
3031  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3032  *
3033  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3034  */
3035 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3036                                 pgoff_t index,
3037                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3038                                 void *data)
3039 {
3040         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3041                         mapping_gfp_mask(mapping));
3042 }
3043 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3044
3045 /**
3046  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3047  * @mapping:    the page's address_space
3048  * @index:      the page index
3049  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3050  *
3051  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3052  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3053  *
3054  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3055  *
3056  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3057  */
3058 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3059                                 pgoff_t index,
3060                                 gfp_t gfp)
3061 {
3062         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3063 }
3064 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3065
3066 /*
3067  * Don't operate on ranges the page cache doesn't support, and don't exceed the
3068  * LFS limits.  If pos is under the limit it becomes a short access.  If it
3069  * exceeds the limit we return -EFBIG.
3070  */
3071 static int generic_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
3072                                       loff_t *count)
3073 {
3074         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3075         loff_t max_size = inode->i_sb->s_maxbytes;
3076         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
3077
3078         if (limit != RLIM_INFINITY) {
3079                 if (pos >= limit) {
3080                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
3081                         return -EFBIG;
3082                 }
3083                 *count = min(*count, limit - pos);
3084         }
3085
3086         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
3087                 max_size = MAX_NON_LFS;
3088
3089         if (unlikely(pos >= max_size))
3090                 return -EFBIG;
3091
3092         *count = min(*count, max_size - pos);
3093
3094         return 0;
3095 }
3096
3097 /*
3098  * Performs necessary checks before doing a write
3099  *
3100  * Can adjust writing position or amount of bytes to write.
3101  * Returns appropriate error code that caller should return or
3102  * zero in case that write should be allowed.
3103  */
3104 inline ssize_t generic_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3105 {
3106         struct file *file = iocb->ki_filp;
3107         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3108         loff_t count;
3109         int ret;
3110
3111         if (IS_SWAPFILE(inode))
3112                 return -ETXTBSY;
3113
3114         if (!iov_iter_count(from))
3115                 return 0;
3116
3117         /* FIXME: this is for backwards compatibility with 2.4 */
3118         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND)
3119                 iocb->ki_pos = i_size_read(inode);
3120
3121         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
3122                 return -EINVAL;
3123
3124         count = iov_iter_count(from);
3125         ret = generic_write_check_limits(file, iocb->ki_pos, &count);
3126         if (ret)
3127                 return ret;
3128
3129         iov_iter_truncate(from, count);
3130         return iov_iter_count(from);
3131 }
3132 EXPORT_SYMBOL(generic_write_checks);
3133
3134 /*
3135  * Performs necessary checks before doing a clone.
3136  *
3137  * Can adjust amount of bytes to clone via @req_count argument.
3138  * Returns appropriate error code that caller should return or
3139  * zero in case the clone should be allowed.
3140  */
3141 int generic_remap_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3142                          struct file *file_out, loff_t pos_out,
3143                          loff_t *req_count, unsigned int remap_flags)
3144 {
3145         struct inode *inode_in = file_in->f_mapping->host;
3146         struct inode *inode_out = file_out->f_mapping->host;
3147         uint64_t count = *req_count;
3148         uint64_t bcount;
3149         loff_t size_in, size_out;
3150         loff_t bs = inode_out->i_sb->s_blocksize;
3151         int ret;
3152
3153         /* The start of both ranges must be aligned to an fs block. */
3154         if (!IS_ALIGNED(pos_in, bs) || !IS_ALIGNED(pos_out, bs))
3155                 return -EINVAL;
3156
3157         /* Ensure offsets don't wrap. */
3158         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3159                 return -EINVAL;
3160
3161         size_in = i_size_read(inode_in);
3162         size_out = i_size_read(inode_out);
3163
3164         /* Dedupe requires both ranges to be within EOF. */
3165         if ((remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) &&
3166             (pos_in >= size_in || pos_in + count > size_in ||
3167              pos_out >= size_out || pos_out + count > size_out))
3168                 return -EINVAL;
3169
3170         /* Ensure the infile range is within the infile. */
3171         if (pos_in >= size_in)
3172                 return -EINVAL;
3173         count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3174
3175         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3176         if (ret)
3177                 return ret;
3178
3179         /*
3180          * If the user wanted us to link to the infile's EOF, round up to the
3181          * next block boundary for this check.
3182          *
3183          * Otherwise, make sure the count is also block-aligned, having
3184          * already confirmed the starting offsets' block alignment.
3185          */
3186         if (pos_in + count == size_in) {
3187                 bcount = ALIGN(size_in, bs) - pos_in;
3188         } else {
3189                 if (!IS_ALIGNED(count, bs))
3190                         count = ALIGN_DOWN(count, bs);
3191                 bcount = count;
3192         }
3193
3194         /* Don't allow overlapped cloning within the same file. */
3195         if (inode_in == inode_out &&
3196             pos_out + bcount > pos_in &&
3197             pos_out < pos_in + bcount)
3198                 return -EINVAL;
3199
3200         /*
3201          * We shortened the request but the caller can't deal with that, so
3202          * bounce the request back to userspace.
3203          */
3204         if (*req_count != count && !(remap_flags & REMAP_FILE_CAN_SHORTEN))
3205                 return -EINVAL;
3206
3207         *req_count = count;
3208         return 0;
3209 }
3210
3211
3212 /*
3213  * Performs common checks before doing a file copy/clone
3214  * from @file_in to @file_out.
3215  */
3216 int generic_file_rw_checks(struct file *file_in, struct file *file_out)
3217 {
3218         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3219         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3220
3221         /* Don't copy dirs, pipes, sockets... */
3222         if (S_ISDIR(inode_in->i_mode) || S_ISDIR(inode_out->i_mode))
3223                 return -EISDIR;
3224         if (!S_ISREG(inode_in->i_mode) || !S_ISREG(inode_out->i_mode))
3225                 return -EINVAL;
3226
3227         if (!(file_in->f_mode & FMODE_READ) ||
3228             !(file_out->f_mode & FMODE_WRITE) ||
3229             (file_out->f_flags & O_APPEND))
3230                 return -EBADF;
3231
3232         return 0;
3233 }
3234
3235 /*
3236  * Performs necessary checks before doing a file copy
3237  *
3238  * Can adjust amount of bytes to copy via @req_count argument.
3239  * Returns appropriate error code that caller should return or
3240  * zero in case the copy should be allowed.
3241  */
3242 int generic_copy_file_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
3243                              struct file *file_out, loff_t pos_out,
3244                              size_t *req_count, unsigned int flags)
3245 {
3246         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
3247         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
3248         uint64_t count = *req_count;
3249         loff_t size_in;
3250         int ret;
3251
3252         ret = generic_file_rw_checks(file_in, file_out);
3253         if (ret)
3254                 return ret;
3255
3256         /* Don't touch certain kinds of inodes */
3257         if (IS_IMMUTABLE(inode_out))
3258                 return -EPERM;
3259
3260         if (IS_SWAPFILE(inode_in) || IS_SWAPFILE(inode_out))
3261                 return -ETXTBSY;
3262
3263         /* Ensure offsets don't wrap. */
3264         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
3265                 return -EOVERFLOW;
3266
3267         /* Shorten the copy to EOF */
3268         size_in = i_size_read(inode_in);
3269         if (pos_in >= size_in)
3270                 count = 0;
3271         else
3272                 count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
3273
3274         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3275         if (ret)
3276                 return ret;
3277
3278         /* Don't allow overlapped copying within the same file. */
3279         if (inode_in == inode_out &&
3280             pos_out + count > pos_in &&
3281             pos_out < pos_in + count)
3282                 return -EINVAL;
3283
3284         *req_count = count;
3285         return 0;
3286 }
3287
3288 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3289                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3290                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3291 {
3292         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3293
3294         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3295                                                         pagep, fsdata);
3296 }
3297 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3298
3299 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3300                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3301                                 struct page *page, void *fsdata)
3302 {
3303         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3304
3305         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3306 }
3307 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3308
3309 ssize_t
3310 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3311 {
3312         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3313         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3314         struct inode    *inode = mapping->host;
3315         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3316         ssize_t         written;
3317         size_t          write_len;
3318         pgoff_t         end;
3319
3320         write_len = iov_iter_count(from);
3321         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3322
3323         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3324                 /* If there are pages to writeback, return */
3325                 if (filemap_range_has_page(inode->i_mapping, pos,
3326                                            pos + write_len - 1))
3327                         return -EAGAIN;
3328         } else {
3329                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3330                                                         pos + write_len - 1);
3331                 if (written)
3332                         goto out;
3333         }
3334
3335         /*
3336          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3337          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3338          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3339          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3340          */
3341         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3342                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3343         /*
3344          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3345          * to buffered write.
3346          */
3347         if (written) {
3348                 if (written == -EBUSY)
3349                         return 0;
3350                 goto out;
3351         }
3352
3353         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3354
3355         /*
3356          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3357          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3358          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3359          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3360          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3361          * fails, tough, the write still worked...
3362          *
3363          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3364          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3365          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3366          * them by removing it completely
3367          */
3368         if (mapping->nrpages)
3369                 invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3370                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3371
3372         if (written > 0) {
3373                 pos += written;
3374                 write_len -= written;
3375                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3376                         i_size_write(inode, pos);
3377                         mark_inode_dirty(inode);
3378                 }
3379                 iocb->ki_pos = pos;
3380         }
3381         iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3382 out:
3383         return written;
3384 }
3385 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3386
3387 /*
3388  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3389  * page. This function is specifically for buffered writes.
3390  */
3391 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3392                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3393 {
3394         struct page *page;
3395         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3396
3397         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3398                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3399
3400         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3401                         mapping_gfp_mask(mapping));
3402         if (page)
3403                 wait_for_stable_page(page);
3404
3405         return page;
3406 }
3407 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3408
3409 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3410                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3411 {
3412         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3413         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3414         long status = 0;
3415         ssize_t written = 0;
3416         unsigned int flags = 0;
3417
3418         do {
3419                 struct page *page;
3420                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3421                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3422                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3423                 void *fsdata = NULL;
3424
3425                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3426                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3427                                                 iov_iter_count(i));
3428
3429 again:
3430                 /*
3431                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3432                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3433                  * same page as we're writing to, without it being marked
3434                  * up-to-date.
3435                  *
3436                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3437                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3438                  * usercopies are used, below.
3439                  */
3440                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3441                         status = -EFAULT;
3442                         break;
3443                 }
3444
3445                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3446                         status = -EINTR;
3447                         break;
3448                 }
3449
3450                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3451                                                 &page, &fsdata);
3452                 if (unlikely(status < 0))
3453                         break;
3454
3455                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3456                         flush_dcache_page(page);
3457
3458                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3459                 flush_dcache_page(page);
3460
3461                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3462                                                 page, fsdata);
3463                 if (unlikely(status < 0))
3464                         break;
3465                 copied = status;
3466
3467                 cond_resched();
3468
3469                 iov_iter_advance(i, copied);
3470                 if (unlikely(copied == 0)) {
3471                         /*
3472                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3473                          * fall back to a single segment length write.
3474                          *
3475                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3476                          * because not all segments in the iov can be copied at
3477                          * once without a pagefault.
3478                          */
3479                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3480                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3481                         goto again;
3482                 }
3483                 pos += copied;
3484                 written += copied;
3485
3486                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3487         } while (iov_iter_count(i));
3488
3489         return written ? written : status;
3490 }
3491 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3492
3493 /**
3494  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3495  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3496  * @from:       iov_iter with data to write
3497  *
3498  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3499  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3500  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3501  * do direct IO or a standard buffered write.
3502  *
3503  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3504  * object which does not need locking at all.
3505  *
3506  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3507  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3508  * avoid syncing under i_mutex.
3509  *
3510  * Return:
3511  * * number of bytes written, even for truncated writes
3512  * * negative error code if no data has been written at all
3513  */
3514 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3515 {
3516         struct file *file = iocb->ki_filp;
3517         struct address_space * mapping = file->f_mapping;
3518         struct inode    *inode = mapping->host;
3519         ssize_t         written = 0;
3520         ssize_t         err;
3521         ssize_t         status;
3522
3523         /* We can write back this queue in page reclaim */
3524         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3525         err = file_remove_privs(file);
3526         if (err)
3527                 goto out;
3528
3529         err = file_update_time(file);
3530         if (err)
3531                 goto out;
3532
3533         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3534                 loff_t pos, endbyte;
3535
3536                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3537                 /*
3538                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3539                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3540                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3541                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3542                  * page-cache pages correctly).
3543                  */
3544                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3545                         goto out;
3546
3547                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3548                 /*
3549                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3550                  * then we want to return the number of bytes which were
3551                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3552                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3553                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3554                  */
3555                 if (unlikely(status < 0)) {
3556                         err = status;
3557                         goto out;
3558                 }
3559                 /*
3560                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3561                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3562                  * semantics.
3563                  */
3564                 endbyte = pos + status - 1;
3565                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3566                 if (err == 0) {
3567                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3568                         written += status;
3569                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3570                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3571                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3572                 } else {
3573                         /*
3574                          * We don't know how much we wrote, so just return
3575                          * the number of bytes which were direct-written
3576                          */
3577                 }
3578         } else {
3579                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3580                 if (likely(written > 0))
3581                         iocb->ki_pos += written;
3582         }
3583 out:
3584         current->backing_dev_info = NULL;
3585         return written ? written : err;
3586 }
3587 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3588
3589 /**
3590  * generic_file_write_iter - write data to a file
3591  * @iocb:       IO state structure
3592  * @from:       iov_iter with data to write
3593  *
3594  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3595  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3596  * and acquires i_mutex as needed.
3597  * Return:
3598  * * negative error code if no data has been written at all of
3599  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3600  * * number of bytes written, even for truncated writes
3601  */
3602 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3603 {
3604         struct file *file = iocb->ki_filp;
3605         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3606         ssize_t ret;
3607
3608         inode_lock(inode);
3609         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3610         if (ret > 0)
3611                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3612         inode_unlock(inode);
3613
3614         if (ret > 0)
3615                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3616         return ret;
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3619
3620 /**
3621  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3622  *
3623  * @page: the page which the kernel is trying to free
3624  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3625  *
3626  * The address_space is to try to release any data against the page
3627  * (presumably at page->private).
3628  *
3629  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3630  * page is known to the local caching routines.
3631  *
3632  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3633  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3634  *
3635  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3636  */
3637 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3638 {
3639         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3640
3641         BUG_ON(!PageLocked(page));
3642         if (PageWriteback(page))
3643                 return 0;
3644
3645         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3646                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3647         return try_to_free_buffers(page);
3648 }
3649
3650 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);