GNU Linux-libre 4.9.318-gnu1
[releases.git] / mm / hugetlb.c
1 /*
2  * Generic hugetlb support.
3  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
4  */
5 #include <linux/list.h>
6 #include <linux/init.h>
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/seq_file.h>
9 #include <linux/sysctl.h>
10 #include <linux/highmem.h>
11 #include <linux/mmu_notifier.h>
12 #include <linux/nodemask.h>
13 #include <linux/pagemap.h>
14 #include <linux/mempolicy.h>
15 #include <linux/compiler.h>
16 #include <linux/cpuset.h>
17 #include <linux/mutex.h>
18 #include <linux/bootmem.h>
19 #include <linux/sysfs.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include <linux/rmap.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/swapops.h>
24 #include <linux/page-isolation.h>
25 #include <linux/jhash.h>
26
27 #include <asm/page.h>
28 #include <asm/pgtable.h>
29 #include <asm/tlb.h>
30
31 #include <linux/io.h>
32 #include <linux/hugetlb.h>
33 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
34 #include <linux/node.h>
35 #include "internal.h"
36
37 int hugepages_treat_as_movable;
38
39 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
40 unsigned int default_hstate_idx;
41 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
42 /*
43  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
44  * at boot time.
45  */
46 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
47
48 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
49
50 /* for command line parsing */
51 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
52 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
53 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
54 static bool __initdata parsed_valid_hugepagesz = true;
55
56 /*
57  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
58  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
59  */
60 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
61
62 /*
63  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
64  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
65  */
66 static int num_fault_mutexes;
67 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
68
69 static inline bool PageHugeFreed(struct page *head)
70 {
71         return page_private(head + 4) == -1UL;
72 }
73
74 static inline void SetPageHugeFreed(struct page *head)
75 {
76         set_page_private(head + 4, -1UL);
77 }
78
79 static inline void ClearPageHugeFreed(struct page *head)
80 {
81         set_page_private(head + 4, 0);
82 }
83
84 /* Forward declaration */
85 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
86
87 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
88 {
89         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
90
91         spin_unlock(&spool->lock);
92
93         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
94          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
95          * free the subpool */
96         if (free) {
97                 if (spool->min_hpages != -1)
98                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
99                                                 -spool->min_hpages);
100                 kfree(spool);
101         }
102 }
103
104 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
105                                                 long min_hpages)
106 {
107         struct hugepage_subpool *spool;
108
109         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
110         if (!spool)
111                 return NULL;
112
113         spin_lock_init(&spool->lock);
114         spool->count = 1;
115         spool->max_hpages = max_hpages;
116         spool->hstate = h;
117         spool->min_hpages = min_hpages;
118
119         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
120                 kfree(spool);
121                 return NULL;
122         }
123         spool->rsv_hpages = min_hpages;
124
125         return spool;
126 }
127
128 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
129 {
130         spin_lock(&spool->lock);
131         BUG_ON(!spool->count);
132         spool->count--;
133         unlock_or_release_subpool(spool);
134 }
135
136 /*
137  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
138  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
139  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
140  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
141  * only be different than the passed value (delta) in the case where
142  * a subpool minimum size must be manitained.
143  */
144 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
145                                       long delta)
146 {
147         long ret = delta;
148
149         if (!spool)
150                 return ret;
151
152         spin_lock(&spool->lock);
153
154         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
155                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
156                         spool->used_hpages += delta;
157                 else {
158                         ret = -ENOMEM;
159                         goto unlock_ret;
160                 }
161         }
162
163         /* minimum size accounting */
164         if (spool->min_hpages != -1 && spool->rsv_hpages) {
165                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
166                         /*
167                          * Asking for more reserves than those already taken on
168                          * behalf of subpool.  Return difference.
169                          */
170                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
171                         spool->rsv_hpages = 0;
172                 } else {
173                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
174                         spool->rsv_hpages -= delta;
175                 }
176         }
177
178 unlock_ret:
179         spin_unlock(&spool->lock);
180         return ret;
181 }
182
183 /*
184  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
185  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
186  * The return value may only be different than the passed value (delta)
187  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
188  */
189 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
190                                        long delta)
191 {
192         long ret = delta;
193
194         if (!spool)
195                 return delta;
196
197         spin_lock(&spool->lock);
198
199         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
200                 spool->used_hpages -= delta;
201
202          /* minimum size accounting */
203         if (spool->min_hpages != -1 && spool->used_hpages < spool->min_hpages) {
204                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
205                         ret = 0;
206                 else
207                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
208
209                 spool->rsv_hpages += delta;
210                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
211                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
212         }
213
214         /*
215          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
216          * quota reference, free it now.
217          */
218         unlock_or_release_subpool(spool);
219
220         return ret;
221 }
222
223 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
224 {
225         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
226 }
227
228 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
229 {
230         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
231 }
232
233 /*
234  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
235  *                    across the pages in a mapping.
236  *
237  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
238  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
239  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
240  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
241  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
242  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
243  *
244  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
245  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
246  * represents the first element past the end of the region. This is used in
247  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
248  *
249  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
250  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
251  */
252 struct file_region {
253         struct list_head link;
254         long from;
255         long to;
256 };
257
258 /*
259  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
260  * map.  In the normal case, existing regions will be expanded
261  * to accommodate the specified range.  Sufficient regions should
262  * exist for expansion due to the previous call to region_chg
263  * with the same range.  However, it is possible that region_del
264  * could have been called after region_chg and modifed the map
265  * in such a way that no region exists to be expanded.  In this
266  * case, pull a region descriptor from the cache associated with
267  * the map and use that for the new range.
268  *
269  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
270  * number is greater than or equal to zero.
271  */
272 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
273 {
274         struct list_head *head = &resv->regions;
275         struct file_region *rg, *nrg, *trg;
276         long add = 0;
277
278         spin_lock(&resv->lock);
279         /* Locate the region we are either in or before. */
280         list_for_each_entry(rg, head, link)
281                 if (f <= rg->to)
282                         break;
283
284         /*
285          * If no region exists which can be expanded to include the
286          * specified range, the list must have been modified by an
287          * interleving call to region_del().  Pull a region descriptor
288          * from the cache and use it for this range.
289          */
290         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
291                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
292
293                 resv->region_cache_count--;
294                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
295                                         link);
296                 list_del(&nrg->link);
297
298                 nrg->from = f;
299                 nrg->to = t;
300                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
301
302                 add += t - f;
303                 goto out_locked;
304         }
305
306         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
307         if (f > rg->from)
308                 f = rg->from;
309
310         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
311         nrg = rg;
312         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
313                 if (&rg->link == head)
314                         break;
315                 if (rg->from > t)
316                         break;
317
318                 /* If this area reaches higher then extend our area to
319                  * include it completely.  If this is not the first area
320                  * which we intend to reuse, free it. */
321                 if (rg->to > t)
322                         t = rg->to;
323                 if (rg != nrg) {
324                         /* Decrement return value by the deleted range.
325                          * Another range will span this area so that by
326                          * end of routine add will be >= zero
327                          */
328                         add -= (rg->to - rg->from);
329                         list_del(&rg->link);
330                         kfree(rg);
331                 }
332         }
333
334         add += (nrg->from - f);         /* Added to beginning of region */
335         nrg->from = f;
336         add += t - nrg->to;             /* Added to end of region */
337         nrg->to = t;
338
339 out_locked:
340         resv->adds_in_progress--;
341         spin_unlock(&resv->lock);
342         VM_BUG_ON(add < 0);
343         return add;
344 }
345
346 /*
347  * Examine the existing reserve map and determine how many
348  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
349  * represented.  This routine is called before a subsequent
350  * call to region_add that will actually modify the reserve
351  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
352  * not change the number of huge pages represented by the
353  * map.  However, if the existing regions in the map can not
354  * be expanded to represent the new range, a new file_region
355  * structure is added to the map as a placeholder.  This is
356  * so that the subsequent region_add call will have all the
357  * regions it needs and will not fail.
358  *
359  * Upon entry, region_chg will also examine the cache of region descriptors
360  * associated with the map.  If there are not enough descriptors cached, one
361  * will be allocated for the in progress add operation.
362  *
363  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
364  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
365  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
366  * is needed and can not be allocated.
367  */
368 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
369 {
370         struct list_head *head = &resv->regions;
371         struct file_region *rg, *nrg = NULL;
372         long chg = 0;
373
374 retry:
375         spin_lock(&resv->lock);
376 retry_locked:
377         resv->adds_in_progress++;
378
379         /*
380          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
381          * the number of in progress add operations.
382          */
383         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
384                 struct file_region *trg;
385
386                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
387                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
388                 resv->adds_in_progress--;
389                 spin_unlock(&resv->lock);
390
391                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
392                 if (!trg) {
393                         kfree(nrg);
394                         return -ENOMEM;
395                 }
396
397                 spin_lock(&resv->lock);
398                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
399                 resv->region_cache_count++;
400                 goto retry_locked;
401         }
402
403         /* Locate the region we are before or in. */
404         list_for_each_entry(rg, head, link)
405                 if (f <= rg->to)
406                         break;
407
408         /* If we are below the current region then a new region is required.
409          * Subtle, allocate a new region at the position but make it zero
410          * size such that we can guarantee to record the reservation. */
411         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
412                 if (!nrg) {
413                         resv->adds_in_progress--;
414                         spin_unlock(&resv->lock);
415                         nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
416                         if (!nrg)
417                                 return -ENOMEM;
418
419                         nrg->from = f;
420                         nrg->to   = f;
421                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
422                         goto retry;
423                 }
424
425                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
426                 chg = t - f;
427                 goto out_nrg;
428         }
429
430         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
431         if (f > rg->from)
432                 f = rg->from;
433         chg = t - f;
434
435         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
436         list_for_each_entry(rg, rg->link.prev, link) {
437                 if (&rg->link == head)
438                         break;
439                 if (rg->from > t)
440                         goto out;
441
442                 /* We overlap with this area, if it extends further than
443                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
444                  * existing reservation. */
445                 if (rg->to > t) {
446                         chg += rg->to - t;
447                         t = rg->to;
448                 }
449                 chg -= rg->to - rg->from;
450         }
451
452 out:
453         spin_unlock(&resv->lock);
454         /*  We already know we raced and no longer need the new region */
455         kfree(nrg);
456         return chg;
457 out_nrg:
458         spin_unlock(&resv->lock);
459         return chg;
460 }
461
462 /*
463  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
464  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
465  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
466  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
467  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
468  *
469  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
470  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
471  * arguments will match the associated region_chg call.
472  */
473 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
474 {
475         spin_lock(&resv->lock);
476         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
477         resv->adds_in_progress--;
478         spin_unlock(&resv->lock);
479 }
480
481 /*
482  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
483  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
484  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
485  * and either trim, delete or split the existing regions.
486  *
487  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
488  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
489  * case where a region must be split, a new region descriptor must
490  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
491  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
492  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
493  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
494  */
495 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
496 {
497         struct list_head *head = &resv->regions;
498         struct file_region *rg, *trg;
499         struct file_region *nrg = NULL;
500         long del = 0;
501
502 retry:
503         spin_lock(&resv->lock);
504         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
505                 /*
506                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
507                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
508                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
509                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
510                  * at the beginning of the range to be deleted.
511                  */
512                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
513                         continue;
514
515                 if (rg->from >= t)
516                         break;
517
518                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
519                         /*
520                          * Check for an entry in the cache before dropping
521                          * lock and attempting allocation.
522                          */
523                         if (!nrg &&
524                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
525                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
526                                                         struct file_region,
527                                                         link);
528                                 list_del(&nrg->link);
529                                 resv->region_cache_count--;
530                         }
531
532                         if (!nrg) {
533                                 spin_unlock(&resv->lock);
534                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
535                                 if (!nrg)
536                                         return -ENOMEM;
537                                 goto retry;
538                         }
539
540                         del += t - f;
541
542                         /* New entry for end of split region */
543                         nrg->from = t;
544                         nrg->to = rg->to;
545                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
546
547                         /* Original entry is trimmed */
548                         rg->to = f;
549
550                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
551                         nrg = NULL;
552                         break;
553                 }
554
555                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
556                         del += rg->to - rg->from;
557                         list_del(&rg->link);
558                         kfree(rg);
559                         continue;
560                 }
561
562                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
563                         del += t - rg->from;
564                         rg->from = t;
565                 } else {                /* Trim end of region */
566                         del += rg->to - f;
567                         rg->to = f;
568                 }
569         }
570
571         spin_unlock(&resv->lock);
572         kfree(nrg);
573         return del;
574 }
575
576 /*
577  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
578  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
579  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
580  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
581  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
582  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
583  * counts.
584  */
585 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode)
586 {
587         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
588         long rsv_adjust;
589         bool reserved = false;
590
591         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
592         if (rsv_adjust > 0) {
593                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
594
595                 if (!hugetlb_acct_memory(h, 1))
596                         reserved = true;
597         } else if (!rsv_adjust) {
598                 reserved = true;
599         }
600
601         if (!reserved)
602                 pr_warn("hugetlb: Huge Page Reserved count may go negative.\n");
603 }
604
605 /*
606  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
607  * that intersect with the range [f, t).
608  */
609 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
610 {
611         struct list_head *head = &resv->regions;
612         struct file_region *rg;
613         long chg = 0;
614
615         spin_lock(&resv->lock);
616         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
617         list_for_each_entry(rg, head, link) {
618                 long seg_from;
619                 long seg_to;
620
621                 if (rg->to <= f)
622                         continue;
623                 if (rg->from >= t)
624                         break;
625
626                 seg_from = max(rg->from, f);
627                 seg_to = min(rg->to, t);
628
629                 chg += seg_to - seg_from;
630         }
631         spin_unlock(&resv->lock);
632
633         return chg;
634 }
635
636 /*
637  * Convert the address within this vma to the page offset within
638  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
639  */
640 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
641                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
642 {
643         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
644                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
645 }
646
647 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
648                                      unsigned long address)
649 {
650         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
651 }
652 EXPORT_SYMBOL_GPL(linear_hugepage_index);
653
654 /*
655  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
656  * cases this will be same size as used by the page table entries.
657  */
658 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
659 {
660         struct hstate *hstate;
661
662         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
663                 return PAGE_SIZE;
664
665         hstate = hstate_vma(vma);
666
667         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
668 }
669 EXPORT_SYMBOL_GPL(vma_kernel_pagesize);
670
671 /*
672  * Return the page size being used by the MMU to back a VMA. In the majority
673  * of cases, the page size used by the kernel matches the MMU size. On
674  * architectures where it differs, an architecture-specific version of this
675  * function is required.
676  */
677 #ifndef vma_mmu_pagesize
678 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
679 {
680         return vma_kernel_pagesize(vma);
681 }
682 #endif
683
684 /*
685  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
686  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
687  * alignment.
688  */
689 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
690 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
691 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
692
693 /*
694  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
695  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
696  * is guaranteed to have their future faults succeed.
697  *
698  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
699  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
700  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
701  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
702  *
703  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
704  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
705  * with the underlying file, this region map represents the backing file
706  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
707  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
708  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
709  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
710  * reservation ie. where pages have been instantiated.
711  */
712 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
713 {
714         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
715 }
716
717 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
718                                                         unsigned long value)
719 {
720         vma->vm_private_data = (void *)value;
721 }
722
723 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
724 {
725         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
726         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
727
728         if (!resv_map || !rg) {
729                 kfree(resv_map);
730                 kfree(rg);
731                 return NULL;
732         }
733
734         kref_init(&resv_map->refs);
735         spin_lock_init(&resv_map->lock);
736         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
737
738         resv_map->adds_in_progress = 0;
739
740         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
741         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
742         resv_map->region_cache_count = 1;
743
744         return resv_map;
745 }
746
747 void resv_map_release(struct kref *ref)
748 {
749         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
750         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
751         struct file_region *rg, *trg;
752
753         /* Clear out any active regions before we release the map. */
754         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
755
756         /* ... and any entries left in the cache */
757         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
758                 list_del(&rg->link);
759                 kfree(rg);
760         }
761
762         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
763
764         kfree(resv_map);
765 }
766
767 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
768 {
769         return inode->i_mapping->private_data;
770 }
771
772 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
773 {
774         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
775         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
776                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
777                 struct inode *inode = mapping->host;
778
779                 return inode_resv_map(inode);
780
781         } else {
782                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
783                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
784         }
785 }
786
787 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
788 {
789         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
790         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
791
792         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
793                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
794 }
795
796 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
797 {
798         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
799         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
800
801         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
802 }
803
804 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
805 {
806         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
807
808         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
809 }
810
811 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
812 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
813 {
814         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
815         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
816                 vma->vm_private_data = (void *)0;
817 }
818
819 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
820 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
821 {
822         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
823                 /*
824                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
825                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
826                  * reserve count remains after releasing inode, because this
827                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
828                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
829                  * don't have any other solution to deal with this situation
830                  * properly, so add work-around here.
831                  */
832                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
833                         return true;
834                 else
835                         return false;
836         }
837
838         /* Shared mappings always use reserves */
839         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
840                 /*
841                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
842                  * be a region map for all pages.  The only situation where
843                  * there is no region map is if a hole was punched via
844                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
845                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
846                  */
847                 if (chg)
848                         return false;
849                 else
850                         return true;
851         }
852
853         /*
854          * Only the process that called mmap() has reserves for
855          * private mappings.
856          */
857         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER)) {
858                 /*
859                  * Like the shared case above, a hole punch or truncate
860                  * could have been performed on the private mapping.
861                  * Examine the value of chg to determine if reserves
862                  * actually exist or were previously consumed.
863                  * Very Subtle - The value of chg comes from a previous
864                  * call to vma_needs_reserves().  The reserve map for
865                  * private mappings has different (opposite) semantics
866                  * than that of shared mappings.  vma_needs_reserves()
867                  * has already taken this difference in semantics into
868                  * account.  Therefore, the meaning of chg is the same
869                  * as in the shared case above.  Code could easily be
870                  * combined, but keeping it separate draws attention to
871                  * subtle differences.
872                  */
873                 if (chg)
874                         return false;
875                 else
876                         return true;
877         }
878
879         return false;
880 }
881
882 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
883 {
884         int nid = page_to_nid(page);
885         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
886         h->free_huge_pages++;
887         h->free_huge_pages_node[nid]++;
888         SetPageHugeFreed(page);
889 }
890
891 static struct page *dequeue_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
892 {
893         struct page *page;
894
895         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
896                 if (!is_migrate_isolate_page(page))
897                         break;
898         /*
899          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
900          * the allocation fails.
901          */
902         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
903                 return NULL;
904         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
905         set_page_refcounted(page);
906         ClearPageHugeFreed(page);
907         h->free_huge_pages--;
908         h->free_huge_pages_node[nid]--;
909         return page;
910 }
911
912 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
913 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
914 {
915         if (hugepages_treat_as_movable || hugepage_migration_supported(h))
916                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
917         else
918                 return GFP_HIGHUSER;
919 }
920
921 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
922                                 struct vm_area_struct *vma,
923                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
924                                 long chg)
925 {
926         struct page *page = NULL;
927         struct mempolicy *mpol;
928         nodemask_t *nodemask;
929         struct zonelist *zonelist;
930         struct zone *zone;
931         struct zoneref *z;
932         unsigned int cpuset_mems_cookie;
933
934         /*
935          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
936          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
937          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
938          */
939         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
940                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
941                 goto err;
942
943         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
944         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
945                 goto err;
946
947 retry_cpuset:
948         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
949         zonelist = huge_zonelist(vma, address,
950                                         htlb_alloc_mask(h), &mpol, &nodemask);
951
952         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
953                                                 MAX_NR_ZONES - 1, nodemask) {
954                 if (cpuset_zone_allowed(zone, htlb_alloc_mask(h))) {
955                         page = dequeue_huge_page_node(h, zone_to_nid(zone));
956                         if (page) {
957                                 if (avoid_reserve)
958                                         break;
959                                 if (!vma_has_reserves(vma, chg))
960                                         break;
961
962                                 SetPagePrivate(page);
963                                 h->resv_huge_pages--;
964                                 break;
965                         }
966                 }
967         }
968
969         mpol_cond_put(mpol);
970         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
971                 goto retry_cpuset;
972         return page;
973
974 err:
975         return NULL;
976 }
977
978 /*
979  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
980  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
981  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
982  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
983  * node for alloc or free.
984  */
985 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
986 {
987         nid = next_node_in(nid, *nodes_allowed);
988         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
989
990         return nid;
991 }
992
993 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
994 {
995         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
996                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
997         return nid;
998 }
999
1000 /*
1001  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
1002  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
1003  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
1004  * mask.
1005  */
1006 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
1007                                         nodemask_t *nodes_allowed)
1008 {
1009         int nid;
1010
1011         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1012
1013         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
1014         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1015
1016         return nid;
1017 }
1018
1019 /*
1020  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
1021  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
1022  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
1023  * that the next attempt to free addresses the next node.
1024  */
1025 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1026 {
1027         int nid;
1028
1029         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1030
1031         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
1032         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1033
1034         return nid;
1035 }
1036
1037 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
1038         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1039                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1040                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
1041                 nr_nodes--)
1042
1043 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
1044         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1045                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1046                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1047                 nr_nodes--)
1048
1049 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE) && \
1050         ((defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || \
1051         defined(CONFIG_CMA))
1052 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1053                                         unsigned int order)
1054 {
1055         int i;
1056         int nr_pages = 1 << order;
1057         struct page *p = page + 1;
1058
1059         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1060         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1061                 clear_compound_head(p);
1062                 set_page_refcounted(p);
1063         }
1064
1065         set_compound_order(page, 0);
1066         __ClearPageHead(page);
1067 }
1068
1069 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1070 {
1071         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1072 }
1073
1074 static int __alloc_gigantic_page(unsigned long start_pfn,
1075                                 unsigned long nr_pages)
1076 {
1077         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1078         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1079 }
1080
1081 static bool pfn_range_valid_gigantic(struct zone *z,
1082                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1083 {
1084         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1085         struct page *page;
1086
1087         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
1088                 if (!pfn_valid(i))
1089                         return false;
1090
1091                 page = pfn_to_page(i);
1092
1093                 if (page_zone(page) != z)
1094                         return false;
1095
1096                 if (PageReserved(page))
1097                         return false;
1098
1099                 if (page_count(page) > 0)
1100                         return false;
1101
1102                 if (PageHuge(page))
1103                         return false;
1104         }
1105
1106         return true;
1107 }
1108
1109 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
1110                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1111 {
1112         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
1113         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
1114 }
1115
1116 static struct page *alloc_gigantic_page(int nid, unsigned int order)
1117 {
1118         unsigned long nr_pages = 1 << order;
1119         unsigned long ret, pfn, flags;
1120         struct zone *z;
1121
1122         z = NODE_DATA(nid)->node_zones;
1123         for (; z - NODE_DATA(nid)->node_zones < MAX_NR_ZONES; z++) {
1124                 spin_lock_irqsave(&z->lock, flags);
1125
1126                 pfn = ALIGN(z->zone_start_pfn, nr_pages);
1127                 while (zone_spans_last_pfn(z, pfn, nr_pages)) {
1128                         if (pfn_range_valid_gigantic(z, pfn, nr_pages)) {
1129                                 /*
1130                                  * We release the zone lock here because
1131                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
1132                                  * at some point. If there's an allocation
1133                                  * spinning on this lock, it may win the race
1134                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
1135                                  */
1136                                 spin_unlock_irqrestore(&z->lock, flags);
1137                                 ret = __alloc_gigantic_page(pfn, nr_pages);
1138                                 if (!ret)
1139                                         return pfn_to_page(pfn);
1140                                 spin_lock_irqsave(&z->lock, flags);
1141                         }
1142                         pfn += nr_pages;
1143                 }
1144
1145                 spin_unlock_irqrestore(&z->lock, flags);
1146         }
1147
1148         return NULL;
1149 }
1150
1151 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1152 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1153
1154 static struct page *alloc_fresh_gigantic_page_node(struct hstate *h, int nid)
1155 {
1156         struct page *page;
1157
1158         page = alloc_gigantic_page(nid, huge_page_order(h));
1159         if (page) {
1160                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1161                 prep_new_huge_page(h, page, nid);
1162         }
1163
1164         return page;
1165 }
1166
1167 static int alloc_fresh_gigantic_page(struct hstate *h,
1168                                 nodemask_t *nodes_allowed)
1169 {
1170         struct page *page = NULL;
1171         int nr_nodes, node;
1172
1173         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1174                 page = alloc_fresh_gigantic_page_node(h, node);
1175                 if (page)
1176                         return 1;
1177         }
1178
1179         return 0;
1180 }
1181
1182 static inline bool gigantic_page_supported(void) { return true; }
1183 #else
1184 static inline bool gigantic_page_supported(void) { return false; }
1185 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1186 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1187                                                 unsigned int order) { }
1188 static inline int alloc_fresh_gigantic_page(struct hstate *h,
1189                                         nodemask_t *nodes_allowed) { return 0; }
1190 #endif
1191
1192 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1193 {
1194         int i;
1195         struct page *subpage = page;
1196
1197         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported())
1198                 return;
1199
1200         h->nr_huge_pages--;
1201         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1202         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h);
1203              i++, subpage = mem_map_next(subpage, page, i)) {
1204                 subpage->flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1205                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1206                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1207                                 1 << PG_writeback);
1208         }
1209         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1210         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1211         set_page_refcounted(page);
1212         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1213                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1214                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1215         } else {
1216                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1217         }
1218 }
1219
1220 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1221 {
1222         struct hstate *h;
1223
1224         for_each_hstate(h) {
1225                 if (huge_page_size(h) == size)
1226                         return h;
1227         }
1228         return NULL;
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1233  * to hstate->hugepage_activelist.)
1234  *
1235  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1236  */
1237 bool page_huge_active(struct page *page)
1238 {
1239         return PageHeadHuge(page) && PagePrivate(&page[1]);
1240 }
1241
1242 /* never called for tail page */
1243 void set_page_huge_active(struct page *page)
1244 {
1245         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1246         SetPagePrivate(&page[1]);
1247 }
1248
1249 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1250 {
1251         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1252         ClearPagePrivate(&page[1]);
1253 }
1254
1255 void free_huge_page(struct page *page)
1256 {
1257         /*
1258          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1259          * compound page destructor.
1260          */
1261         struct hstate *h = page_hstate(page);
1262         int nid = page_to_nid(page);
1263         struct hugepage_subpool *spool =
1264                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1265         bool restore_reserve;
1266
1267         set_page_private(page, 0);
1268         page->mapping = NULL;
1269         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1270         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1271         restore_reserve = PagePrivate(page);
1272         ClearPagePrivate(page);
1273
1274         /*
1275          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1276          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1277          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1278          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1279          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1280          * remove the reserved page from the subpool.
1281          */
1282         if (!restore_reserve) {
1283                 /*
1284                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1285                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1286                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1287                  * operation.
1288                  */
1289                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1290                         restore_reserve = true;
1291         }
1292
1293         spin_lock(&hugetlb_lock);
1294         clear_page_huge_active(page);
1295         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1296                                      pages_per_huge_page(h), page);
1297         if (restore_reserve)
1298                 h->resv_huge_pages++;
1299
1300         if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1301                 /* remove the page from active list */
1302                 list_del(&page->lru);
1303                 update_and_free_page(h, page);
1304                 h->surplus_huge_pages--;
1305                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1306         } else {
1307                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1308                 enqueue_huge_page(h, page);
1309         }
1310         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1311 }
1312
1313 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1314 {
1315         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1316         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1317         spin_lock(&hugetlb_lock);
1318         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1319         h->nr_huge_pages++;
1320         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1321         ClearPageHugeFreed(page);
1322         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1323         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1324 }
1325
1326 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1327 {
1328         int i;
1329         int nr_pages = 1 << order;
1330         struct page *p = page + 1;
1331
1332         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1333         set_compound_order(page, order);
1334         __ClearPageReserved(page);
1335         __SetPageHead(page);
1336         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1337                 /*
1338                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1339                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1340                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1341                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1342                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1343                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1344                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1345                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1346                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1347                  * after get_user_pages().
1348                  */
1349                 __ClearPageReserved(p);
1350                 set_page_count(p, 0);
1351                 set_compound_head(p, page);
1352         }
1353         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1358  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1359  * details.
1360  */
1361 int PageHuge(struct page *page)
1362 {
1363         if (!PageCompound(page))
1364                 return 0;
1365
1366         page = compound_head(page);
1367         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1368 }
1369 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1370
1371 /*
1372  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1373  * normal or transparent huge pages.
1374  */
1375 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1376 {
1377         if (!PageHead(page_head))
1378                 return 0;
1379
1380         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1381 }
1382
1383 pgoff_t hugetlb_basepage_index(struct page *page)
1384 {
1385         struct page *page_head = compound_head(page);
1386         pgoff_t index = page_index(page_head);
1387         unsigned long compound_idx;
1388
1389         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1390                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1391         else
1392                 compound_idx = page - page_head;
1393
1394         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1395 }
1396
1397 static struct page *alloc_fresh_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1398 {
1399         struct page *page;
1400
1401         page = __alloc_pages_node(nid,
1402                 htlb_alloc_mask(h)|__GFP_COMP|__GFP_THISNODE|
1403                                                 __GFP_REPEAT|__GFP_NOWARN,
1404                 huge_page_order(h));
1405         if (page) {
1406                 prep_new_huge_page(h, page, nid);
1407         }
1408
1409         return page;
1410 }
1411
1412 static int alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1413 {
1414         struct page *page;
1415         int nr_nodes, node;
1416         int ret = 0;
1417
1418         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1419                 page = alloc_fresh_huge_page_node(h, node);
1420                 if (page) {
1421                         ret = 1;
1422                         break;
1423                 }
1424         }
1425
1426         if (ret)
1427                 count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1428         else
1429                 count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1430
1431         return ret;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Free huge page from pool from next node to free.
1436  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1437  * balanced over allowed nodes.
1438  * Called with hugetlb_lock locked.
1439  */
1440 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1441                                                          bool acct_surplus)
1442 {
1443         int nr_nodes, node;
1444         int ret = 0;
1445
1446         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1447                 /*
1448                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1449                  * nodes with surplus pages.
1450                  */
1451                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1452                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1453                         struct page *page =
1454                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1455                                           struct page, lru);
1456                         list_del(&page->lru);
1457                         h->free_huge_pages--;
1458                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1459                         if (acct_surplus) {
1460                                 h->surplus_huge_pages--;
1461                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1462                         }
1463                         update_and_free_page(h, page);
1464                         ret = 1;
1465                         break;
1466                 }
1467         }
1468
1469         return ret;
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1474  * nothing for in-use (including surplus) hugepages. Returns -EBUSY if the
1475  * number of free hugepages would be reduced below the number of reserved
1476  * hugepages.
1477  */
1478 static int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1479 {
1480         int rc = 0;
1481
1482 retry:
1483         spin_lock(&hugetlb_lock);
1484         if (PageHuge(page) && !page_count(page)) {
1485                 struct page *head = compound_head(page);
1486                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1487                 int nid = page_to_nid(head);
1488                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0) {
1489                         rc = -EBUSY;
1490                         goto out;
1491                 }
1492
1493                 /*
1494                  * We should make sure that the page is already on the free list
1495                  * when it is dissolved.
1496                  */
1497                 if (unlikely(!PageHugeFreed(head))) {
1498                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1499                         cond_resched();
1500
1501                         /*
1502                          * Theoretically, we should return -EBUSY when we
1503                          * encounter this race. In fact, we have a chance
1504                          * to successfully dissolve the page if we do a
1505                          * retry. Because the race window is quite small.
1506                          * If we seize this opportunity, it is an optimization
1507                          * for increasing the success rate of dissolving page.
1508                          */
1509                         goto retry;
1510                 }
1511
1512                 list_del(&head->lru);
1513                 h->free_huge_pages--;
1514                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1515                 h->max_huge_pages--;
1516                 update_and_free_page(h, head);
1517         }
1518 out:
1519         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1520         return rc;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1525  * make specified memory blocks removable from the system.
1526  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1527  * part of it lies within the given range.
1528  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1529  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1530  */
1531 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1532 {
1533         unsigned long pfn;
1534         struct page *page;
1535         int rc = 0;
1536
1537         if (!hugepages_supported())
1538                 return rc;
1539
1540         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1541                 page = pfn_to_page(pfn);
1542                 if (PageHuge(page) && !page_count(page)) {
1543                         rc = dissolve_free_huge_page(page);
1544                         if (rc)
1545                                 break;
1546                 }
1547         }
1548
1549         return rc;
1550 }
1551
1552 /*
1553  * There are 3 ways this can get called:
1554  * 1. With vma+addr: we use the VMA's memory policy
1555  * 2. With !vma, but nid=NUMA_NO_NODE:  We try to allocate a huge
1556  *    page from any node, and let the buddy allocator itself figure
1557  *    it out.
1558  * 3. With !vma, but nid!=NUMA_NO_NODE.  We allocate a huge page
1559  *    strictly from 'nid'
1560  */
1561 static struct page *__hugetlb_alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1562                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int nid)
1563 {
1564         int order = huge_page_order(h);
1565         gfp_t gfp = htlb_alloc_mask(h)|__GFP_COMP|__GFP_REPEAT|__GFP_NOWARN;
1566         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1567
1568         /*
1569          * We need a VMA to get a memory policy.  If we do not
1570          * have one, we use the 'nid' argument.
1571          *
1572          * The mempolicy stuff below has some non-inlined bits
1573          * and calls ->vm_ops.  That makes it hard to optimize at
1574          * compile-time, even when NUMA is off and it does
1575          * nothing.  This helps the compiler optimize it out.
1576          */
1577         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || !vma) {
1578                 /*
1579                  * If a specific node is requested, make sure to
1580                  * get memory from there, but only when a node
1581                  * is explicitly specified.
1582                  */
1583                 if (nid != NUMA_NO_NODE)
1584                         gfp |= __GFP_THISNODE;
1585                 /*
1586                  * Make sure to call something that can handle
1587                  * nid=NUMA_NO_NODE
1588                  */
1589                 return alloc_pages_node(nid, gfp, order);
1590         }
1591
1592         /*
1593          * OK, so we have a VMA.  Fetch the mempolicy and try to
1594          * allocate a huge page with it.  We will only reach this
1595          * when CONFIG_NUMA=y.
1596          */
1597         do {
1598                 struct page *page;
1599                 struct mempolicy *mpol;
1600                 struct zonelist *zl;
1601                 nodemask_t *nodemask;
1602
1603                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1604                 zl = huge_zonelist(vma, addr, gfp, &mpol, &nodemask);
1605                 mpol_cond_put(mpol);
1606                 page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order, zl, nodemask);
1607                 if (page)
1608                         return page;
1609         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1610
1611         return NULL;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * There are two ways to allocate a huge page:
1616  * 1. When you have a VMA and an address (like a fault)
1617  * 2. When you have no VMA (like when setting /proc/.../nr_hugepages)
1618  *
1619  * 'vma' and 'addr' are only for (1).  'nid' is always NUMA_NO_NODE in
1620  * this case which signifies that the allocation should be done with
1621  * respect for the VMA's memory policy.
1622  *
1623  * For (2), we ignore 'vma' and 'addr' and use 'nid' exclusively. This
1624  * implies that memory policies will not be taken in to account.
1625  */
1626 static struct page *__alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1627                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int nid)
1628 {
1629         struct page *page;
1630         unsigned int r_nid;
1631
1632         if (hstate_is_gigantic(h))
1633                 return NULL;
1634
1635         /*
1636          * Make sure that anyone specifying 'nid' is not also specifying a VMA.
1637          * This makes sure the caller is picking _one_ of the modes with which
1638          * we can call this function, not both.
1639          */
1640         if (vma || (addr != -1)) {
1641                 VM_WARN_ON_ONCE(addr == -1);
1642                 VM_WARN_ON_ONCE(nid != NUMA_NO_NODE);
1643         }
1644         /*
1645          * Assume we will successfully allocate the surplus page to
1646          * prevent racing processes from causing the surplus to exceed
1647          * overcommit
1648          *
1649          * This however introduces a different race, where a process B
1650          * tries to grow the static hugepage pool while alloc_pages() is
1651          * called by process A. B will only examine the per-node
1652          * counters in determining if surplus huge pages can be
1653          * converted to normal huge pages in adjust_pool_surplus(). A
1654          * won't be able to increment the per-node counter, until the
1655          * lock is dropped by B, but B doesn't drop hugetlb_lock until
1656          * no more huge pages can be converted from surplus to normal
1657          * state (and doesn't try to convert again). Thus, we have a
1658          * case where a surplus huge page exists, the pool is grown, and
1659          * the surplus huge page still exists after, even though it
1660          * should just have been converted to a normal huge page. This
1661          * does not leak memory, though, as the hugepage will be freed
1662          * once it is out of use. It also does not allow the counters to
1663          * go out of whack in adjust_pool_surplus() as we don't modify
1664          * the node values until we've gotten the hugepage and only the
1665          * per-node value is checked there.
1666          */
1667         spin_lock(&hugetlb_lock);
1668         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1669                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1670                 return NULL;
1671         } else {
1672                 h->nr_huge_pages++;
1673                 h->surplus_huge_pages++;
1674         }
1675         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1676
1677         page = __hugetlb_alloc_buddy_huge_page(h, vma, addr, nid);
1678
1679         spin_lock(&hugetlb_lock);
1680         if (page) {
1681                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1682                 r_nid = page_to_nid(page);
1683                 set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1684                 set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1685                 /*
1686                  * We incremented the global counters already
1687                  */
1688                 h->nr_huge_pages_node[r_nid]++;
1689                 h->surplus_huge_pages_node[r_nid]++;
1690                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1691         } else {
1692                 h->nr_huge_pages--;
1693                 h->surplus_huge_pages--;
1694                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1695         }
1696         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1697
1698         return page;
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Allocate a huge page from 'nid'.  Note, 'nid' may be
1703  * NUMA_NO_NODE, which means that it may be allocated
1704  * anywhere.
1705  */
1706 static
1707 struct page *__alloc_buddy_huge_page_no_mpol(struct hstate *h, int nid)
1708 {
1709         unsigned long addr = -1;
1710
1711         return __alloc_buddy_huge_page(h, NULL, addr, nid);
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1716  */
1717 static
1718 struct page *__alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1719                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1720 {
1721         return __alloc_buddy_huge_page(h, vma, addr, NUMA_NO_NODE);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * This allocation function is useful in the context where vma is irrelevant.
1726  * E.g. soft-offlining uses this function because it only cares physical
1727  * address of error page.
1728  */
1729 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1730 {
1731         struct page *page = NULL;
1732
1733         spin_lock(&hugetlb_lock);
1734         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1735                 page = dequeue_huge_page_node(h, nid);
1736         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1737
1738         if (!page)
1739                 page = __alloc_buddy_huge_page_no_mpol(h, nid);
1740
1741         return page;
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1746  * of size 'delta'.
1747  */
1748 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1749 {
1750         struct list_head surplus_list;
1751         struct page *page, *tmp;
1752         int ret, i;
1753         int needed, allocated;
1754         bool alloc_ok = true;
1755
1756         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1757         if (needed <= 0) {
1758                 h->resv_huge_pages += delta;
1759                 return 0;
1760         }
1761
1762         allocated = 0;
1763         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1764
1765         ret = -ENOMEM;
1766 retry:
1767         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1768         for (i = 0; i < needed; i++) {
1769                 page = __alloc_buddy_huge_page_no_mpol(h, NUMA_NO_NODE);
1770                 if (!page) {
1771                         alloc_ok = false;
1772                         break;
1773                 }
1774                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1775         }
1776         allocated += i;
1777
1778         /*
1779          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1780          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1781          */
1782         spin_lock(&hugetlb_lock);
1783         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1784                         (h->free_huge_pages + allocated);
1785         if (needed > 0) {
1786                 if (alloc_ok)
1787                         goto retry;
1788                 /*
1789                  * We were not able to allocate enough pages to
1790                  * satisfy the entire reservation so we free what
1791                  * we've allocated so far.
1792                  */
1793                 goto free;
1794         }
1795         /*
1796          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1797          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1798          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1799          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1800          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1801          * before they are reserved.
1802          */
1803         needed += allocated;
1804         h->resv_huge_pages += delta;
1805         ret = 0;
1806
1807         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1808         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1809                 if ((--needed) < 0)
1810                         break;
1811                 /*
1812                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1813                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1814                  */
1815                 put_page_testzero(page);
1816                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1817                 enqueue_huge_page(h, page);
1818         }
1819 free:
1820         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1821
1822         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1823         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1824                 put_page(page);
1825         spin_lock(&hugetlb_lock);
1826
1827         return ret;
1828 }
1829
1830 /*
1831  * This routine has two main purposes:
1832  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1833  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1834  *    to the associated reservation map.
1835  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1836  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1837  *
1838  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1839  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1840  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1841  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1842  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1843  */
1844 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1845                                         unsigned long unused_resv_pages)
1846 {
1847         unsigned long nr_pages;
1848
1849         /* Cannot return gigantic pages currently */
1850         if (hstate_is_gigantic(h))
1851                 goto out;
1852
1853         /*
1854          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1855          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1856          */
1857         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1858
1859         /*
1860          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1861          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1862          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1863          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1864          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1865          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1866          *
1867          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1868          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1869          * to cover subsequent pages we may free.
1870          */
1871         while (nr_pages--) {
1872                 h->resv_huge_pages--;
1873                 unused_resv_pages--;
1874                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1875                         goto out;
1876                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1877         }
1878
1879 out:
1880         /* Fully uncommit the reservation */
1881         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1882 }
1883
1884
1885 /*
1886  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1887  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1888  *
1889  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1890  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1891  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1892  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1893  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1894  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1895  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1896  * is called in such cases.
1897  *
1898  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1899  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1900  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1901  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1902  * take appropriate action.
1903  *
1904  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1905  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1906  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1907  * reservation exists.
1908  */
1909 enum vma_resv_mode {
1910         VMA_NEEDS_RESV,
1911         VMA_COMMIT_RESV,
1912         VMA_END_RESV,
1913         VMA_ADD_RESV,
1914 };
1915 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1916                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1917                                 enum vma_resv_mode mode)
1918 {
1919         struct resv_map *resv;
1920         pgoff_t idx;
1921         long ret;
1922
1923         resv = vma_resv_map(vma);
1924         if (!resv)
1925                 return 1;
1926
1927         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1928         switch (mode) {
1929         case VMA_NEEDS_RESV:
1930                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1931                 break;
1932         case VMA_COMMIT_RESV:
1933                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1934                 break;
1935         case VMA_END_RESV:
1936                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1937                 ret = 0;
1938                 break;
1939         case VMA_ADD_RESV:
1940                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1941                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1942                 else {
1943                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
1944                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
1945                 }
1946                 break;
1947         default:
1948                 BUG();
1949         }
1950
1951         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1952                 return ret;
1953         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
1954                 /*
1955                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
1956                  * However, a file associated with mapping could have been
1957                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
1958                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
1959                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
1960                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
1961                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
1962                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
1963                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
1964                  * return value of this routine is the opposite of the
1965                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
1966                  */
1967                 if (ret)
1968                         return 0;
1969                 else
1970                         return 1;
1971         }
1972         else
1973                 return ret < 0 ? ret : 0;
1974 }
1975
1976 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1977                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1978 {
1979         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
1980 }
1981
1982 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
1983                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1984 {
1985         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
1986 }
1987
1988 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
1989                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1990 {
1991         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
1992 }
1993
1994 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
1995                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1996 {
1997         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
1998 }
1999
2000 /*
2001  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
2002  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
2003  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
2004  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
2005  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
2006  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
2007  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
2008  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
2009  * to be made by free_huge_page.
2010  */
2011 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
2012                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2013                         struct page *page)
2014 {
2015         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
2016                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
2017
2018                 if (unlikely(rc < 0)) {
2019                         /*
2020                          * Rare out of memory condition in reserve map
2021                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
2022                          * global reserve count will not be incremented
2023                          * by free_huge_page.  This will make it appear
2024                          * as though the reservation for this page was
2025                          * consumed.  This may prevent the task from
2026                          * faulting in the page at a later time.  This
2027                          * is better than inconsistent global huge page
2028                          * accounting of reserve counts.
2029                          */
2030                         ClearPagePrivate(page);
2031                 } else if (rc) {
2032                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
2033                         if (unlikely(rc < 0))
2034                                 /*
2035                                  * See above comment about rare out of
2036                                  * memory condition.
2037                                  */
2038                                 ClearPagePrivate(page);
2039                 } else
2040                         vma_end_reservation(h, vma, address);
2041         }
2042 }
2043
2044 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2045                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2046 {
2047         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2048         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2049         struct page *page;
2050         long map_chg, map_commit;
2051         long gbl_chg;
2052         int ret, idx;
2053         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2054
2055         idx = hstate_index(h);
2056         /*
2057          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2058          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2059          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2060          */
2061         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2062         if (map_chg < 0)
2063                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2064
2065         /*
2066          * Processes that did not create the mapping will have no
2067          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2068          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2069          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2070          * checked against any subpool limit.
2071          */
2072         if (map_chg || avoid_reserve) {
2073                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2074                 if (gbl_chg < 0) {
2075                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2076                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2077                 }
2078
2079                 /*
2080                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2081                  * map, there could be reservations associated with the
2082                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2083                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2084                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2085                  * the subpool reservations.
2086                  */
2087                 if (avoid_reserve)
2088                         gbl_chg = 1;
2089         }
2090
2091         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2092         if (ret)
2093                 goto out_subpool_put;
2094
2095         spin_lock(&hugetlb_lock);
2096         /*
2097          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2098          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2099          * a reservation exists for the allocation.
2100          */
2101         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2102         if (!page) {
2103                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2104                 page = __alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2105                 if (!page)
2106                         goto out_uncharge_cgroup;
2107                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2108                         SetPagePrivate(page);
2109                         h->resv_huge_pages--;
2110                 }
2111                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2112                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2113                 /* Fall through */
2114         }
2115         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2116         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2117
2118         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2119
2120         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2121         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2122                 /*
2123                  * The page was added to the reservation map between
2124                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2125                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2126                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2127                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2128                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2129                  * no longer applies.
2130                  */
2131                 long rsv_adjust;
2132
2133                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2134                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2135         }
2136         return page;
2137
2138 out_uncharge_cgroup:
2139         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2140 out_subpool_put:
2141         if (map_chg || avoid_reserve)
2142                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2143         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2144         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2145 }
2146
2147 /*
2148  * alloc_huge_page()'s wrapper which simply returns the page if allocation
2149  * succeeds, otherwise NULL. This function is called from new_vma_page(),
2150  * where no ERR_VALUE is expected to be returned.
2151  */
2152 struct page *alloc_huge_page_noerr(struct vm_area_struct *vma,
2153                                 unsigned long addr, int avoid_reserve)
2154 {
2155         struct page *page = alloc_huge_page(vma, addr, avoid_reserve);
2156         if (IS_ERR(page))
2157                 page = NULL;
2158         return page;
2159 }
2160
2161 int __weak alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2162 {
2163         struct huge_bootmem_page *m;
2164         int nr_nodes, node;
2165
2166         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2167                 void *addr;
2168
2169                 addr = memblock_virt_alloc_try_nid_nopanic(
2170                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2171                                 0, BOOTMEM_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2172                 if (addr) {
2173                         /*
2174                          * Use the beginning of the huge page to store the
2175                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2176                          * puts them into the mem_map).
2177                          */
2178                         m = addr;
2179                         goto found;
2180                 }
2181         }
2182         return 0;
2183
2184 found:
2185         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2186         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2187         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2188         m->hstate = h;
2189         return 1;
2190 }
2191
2192 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2193                 unsigned int order)
2194 {
2195         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2196                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2197         else
2198                 prep_compound_page(page, order);
2199 }
2200
2201 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2202 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2203 {
2204         struct huge_bootmem_page *m;
2205
2206         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2207                 struct hstate *h = m->hstate;
2208                 struct page *page;
2209
2210 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2211                 page = pfn_to_page(m->phys >> PAGE_SHIFT);
2212                 memblock_free_late(__pa(m),
2213                                    sizeof(struct huge_bootmem_page));
2214 #else
2215                 page = virt_to_page(m);
2216 #endif
2217                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2218                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2219                 WARN_ON(PageReserved(page));
2220                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2221                 /*
2222                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2223                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2224                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2225                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2226                  */
2227                 if (hstate_is_gigantic(h))
2228                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2229                 cond_resched();
2230         }
2231 }
2232
2233 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2234 {
2235         unsigned long i;
2236
2237         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2238                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2239                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2240                                 break;
2241                 } else if (!alloc_fresh_huge_page(h,
2242                                          &node_states[N_MEMORY]))
2243                         break;
2244         }
2245         h->max_huge_pages = i;
2246 }
2247
2248 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2249 {
2250         struct hstate *h;
2251
2252         for_each_hstate(h) {
2253                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2254                         minimum_order = huge_page_order(h);
2255
2256                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2257                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2258                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2259         }
2260         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2261 }
2262
2263 static char * __init memfmt(char *buf, unsigned long n)
2264 {
2265         if (n >= (1UL << 30))
2266                 sprintf(buf, "%lu GB", n >> 30);
2267         else if (n >= (1UL << 20))
2268                 sprintf(buf, "%lu MB", n >> 20);
2269         else
2270                 sprintf(buf, "%lu KB", n >> 10);
2271         return buf;
2272 }
2273
2274 static void __init report_hugepages(void)
2275 {
2276         struct hstate *h;
2277
2278         for_each_hstate(h) {
2279                 char buf[32];
2280                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2281                         memfmt(buf, huge_page_size(h)),
2282                         h->free_huge_pages);
2283         }
2284 }
2285
2286 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2287 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2288                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2289 {
2290         int i;
2291
2292         if (hstate_is_gigantic(h))
2293                 return;
2294
2295         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2296                 struct page *page, *next;
2297                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2298                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2299                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2300                                 return;
2301                         if (PageHighMem(page))
2302                                 continue;
2303                         list_del(&page->lru);
2304                         update_and_free_page(h, page);
2305                         h->free_huge_pages--;
2306                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2307                 }
2308         }
2309 }
2310 #else
2311 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2312                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2313 {
2314 }
2315 #endif
2316
2317 /*
2318  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2319  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2320  * Returns 1 if an adjustment was made.
2321  */
2322 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2323                                 int delta)
2324 {
2325         int nr_nodes, node;
2326
2327         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2328
2329         if (delta < 0) {
2330                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2331                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2332                                 goto found;
2333                 }
2334         } else {
2335                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2336                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2337                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2338                                 goto found;
2339                 }
2340         }
2341         return 0;
2342
2343 found:
2344         h->surplus_huge_pages += delta;
2345         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2346         return 1;
2347 }
2348
2349 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2350 static unsigned long set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count,
2351                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2352 {
2353         unsigned long min_count, ret;
2354
2355         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported())
2356                 return h->max_huge_pages;
2357
2358         /*
2359          * Increase the pool size
2360          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2361          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2362          *
2363          * We might race with __alloc_buddy_huge_page() here and be unable
2364          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2365          * not critical, though, it just means the overall size of the
2366          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2367          * within all the constraints specified by the sysctls.
2368          */
2369         spin_lock(&hugetlb_lock);
2370         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2371                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2372                         break;
2373         }
2374
2375         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2376                 /*
2377                  * If this allocation races such that we no longer need the
2378                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2379                  * and reducing the surplus.
2380                  */
2381                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2382
2383                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2384                 cond_resched();
2385
2386                 if (hstate_is_gigantic(h))
2387                         ret = alloc_fresh_gigantic_page(h, nodes_allowed);
2388                 else
2389                         ret = alloc_fresh_huge_page(h, nodes_allowed);
2390                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2391                 if (!ret)
2392                         goto out;
2393
2394                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2395                 if (signal_pending(current))
2396                         goto out;
2397         }
2398
2399         /*
2400          * Decrease the pool size
2401          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2402          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2403          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2404          * to the desired size as pages become free.
2405          *
2406          * By placing pages into the surplus state independent of the
2407          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2408          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2409          * __alloc_buddy_huge_page() is checking the global counter,
2410          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2411          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2412          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2413          */
2414         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2415         min_count = max(count, min_count);
2416         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2417         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2418                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2419                         break;
2420                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2421         }
2422         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2423                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2424                         break;
2425         }
2426 out:
2427         ret = persistent_huge_pages(h);
2428         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2429         return ret;
2430 }
2431
2432 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2433         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2434
2435 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2436         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2437                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2438
2439 static struct kobject *hugepages_kobj;
2440 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2441
2442 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2443
2444 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2445 {
2446         int i;
2447
2448         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2449                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2450                         if (nidp)
2451                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2452                         return &hstates[i];
2453                 }
2454
2455         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2456 }
2457
2458 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2459                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2460 {
2461         struct hstate *h;
2462         unsigned long nr_huge_pages;
2463         int nid;
2464
2465         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2466         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2467                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2468         else
2469                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2470
2471         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2472 }
2473
2474 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2475                                            struct hstate *h, int nid,
2476                                            unsigned long count, size_t len)
2477 {
2478         int err;
2479         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, nodes_allowed, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY);
2480
2481         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported()) {
2482                 err = -EINVAL;
2483                 goto out;
2484         }
2485
2486         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2487                 /*
2488                  * global hstate attribute
2489                  */
2490                 if (!(obey_mempolicy &&
2491                                 init_nodemask_of_mempolicy(nodes_allowed))) {
2492                         NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2493                         nodes_allowed = &node_states[N_MEMORY];
2494                 }
2495         } else if (nodes_allowed) {
2496                 /*
2497                  * per node hstate attribute: adjust count to global,
2498                  * but restrict alloc/free to the specified node.
2499                  */
2500                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2501                 init_nodemask_of_node(nodes_allowed, nid);
2502         } else
2503                 nodes_allowed = &node_states[N_MEMORY];
2504
2505         h->max_huge_pages = set_max_huge_pages(h, count, nodes_allowed);
2506
2507         if (nodes_allowed != &node_states[N_MEMORY])
2508                 NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2509
2510         return len;
2511 out:
2512         NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2513         return err;
2514 }
2515
2516 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2517                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2518                                          size_t len)
2519 {
2520         struct hstate *h;
2521         unsigned long count;
2522         int nid;
2523         int err;
2524
2525         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2526         if (err)
2527                 return err;
2528
2529         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2530         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2531 }
2532
2533 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2534                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2535 {
2536         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2537 }
2538
2539 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2540                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2541 {
2542         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2543 }
2544 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2545
2546 #ifdef CONFIG_NUMA
2547
2548 /*
2549  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2550  * huge page alloc/free.
2551  */
2552 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2553                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2554 {
2555         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2556 }
2557
2558 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2559                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2560 {
2561         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2562 }
2563 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2564 #endif
2565
2566
2567 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2568                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2569 {
2570         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2571         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2572 }
2573
2574 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2575                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2576 {
2577         int err;
2578         unsigned long input;
2579         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2580
2581         if (hstate_is_gigantic(h))
2582                 return -EINVAL;
2583
2584         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2585         if (err)
2586                 return err;
2587
2588         spin_lock(&hugetlb_lock);
2589         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2590         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2591
2592         return count;
2593 }
2594 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2595
2596 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2597                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2598 {
2599         struct hstate *h;
2600         unsigned long free_huge_pages;
2601         int nid;
2602
2603         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2604         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2605                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2606         else
2607                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2608
2609         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2610 }
2611 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2612
2613 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2614                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2615 {
2616         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2617         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2618 }
2619 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2620
2621 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2622                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2623 {
2624         struct hstate *h;
2625         unsigned long surplus_huge_pages;
2626         int nid;
2627
2628         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2629         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2630                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2631         else
2632                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2633
2634         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2635 }
2636 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2637
2638 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2639         &nr_hugepages_attr.attr,
2640         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2641         &free_hugepages_attr.attr,
2642         &resv_hugepages_attr.attr,
2643         &surplus_hugepages_attr.attr,
2644 #ifdef CONFIG_NUMA
2645         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2646 #endif
2647         NULL,
2648 };
2649
2650 static struct attribute_group hstate_attr_group = {
2651         .attrs = hstate_attrs,
2652 };
2653
2654 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2655                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2656                                     struct attribute_group *hstate_attr_group)
2657 {
2658         int retval;
2659         int hi = hstate_index(h);
2660
2661         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2662         if (!hstate_kobjs[hi])
2663                 return -ENOMEM;
2664
2665         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2666         if (retval) {
2667                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2668                 hstate_kobjs[hi] = NULL;
2669         }
2670
2671         return retval;
2672 }
2673
2674 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2675 {
2676         struct hstate *h;
2677         int err;
2678
2679         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2680         if (!hugepages_kobj)
2681                 return;
2682
2683         for_each_hstate(h) {
2684                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2685                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2686                 if (err)
2687                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2688         }
2689 }
2690
2691 #ifdef CONFIG_NUMA
2692
2693 /*
2694  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2695  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2696  * index of a node device or _hstate == node id.
2697  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2698  * the base kernel, on the hugetlb module.
2699  */
2700 struct node_hstate {
2701         struct kobject          *hugepages_kobj;
2702         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2703 };
2704 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2705
2706 /*
2707  * A subset of global hstate attributes for node devices
2708  */
2709 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2710         &nr_hugepages_attr.attr,
2711         &free_hugepages_attr.attr,
2712         &surplus_hugepages_attr.attr,
2713         NULL,
2714 };
2715
2716 static struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2717         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2718 };
2719
2720 /*
2721  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2722  * Returns node id via non-NULL nidp.
2723  */
2724 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2725 {
2726         int nid;
2727
2728         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2729                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2730                 int i;
2731                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2732                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2733                                 if (nidp)
2734                                         *nidp = nid;
2735                                 return &hstates[i];
2736                         }
2737         }
2738
2739         BUG();
2740         return NULL;
2741 }
2742
2743 /*
2744  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2745  * No-op if no hstate attributes attached.
2746  */
2747 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2748 {
2749         struct hstate *h;
2750         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2751
2752         if (!nhs->hugepages_kobj)
2753                 return;         /* no hstate attributes */
2754
2755         for_each_hstate(h) {
2756                 int idx = hstate_index(h);
2757                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2758                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2759                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2760                 }
2761         }
2762
2763         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2764         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2765 }
2766
2767
2768 /*
2769  * Register hstate attributes for a single node device.
2770  * No-op if attributes already registered.
2771  */
2772 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2773 {
2774         struct hstate *h;
2775         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2776         int err;
2777
2778         if (nhs->hugepages_kobj)
2779                 return;         /* already allocated */
2780
2781         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2782                                                         &node->dev.kobj);
2783         if (!nhs->hugepages_kobj)
2784                 return;
2785
2786         for_each_hstate(h) {
2787                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2788                                                 nhs->hstate_kobjs,
2789                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2790                 if (err) {
2791                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2792                                 h->name, node->dev.id);
2793                         hugetlb_unregister_node(node);
2794                         break;
2795                 }
2796         }
2797 }
2798
2799 /*
2800  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2801  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2802  * registered their associated device by this time.
2803  */
2804 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2805 {
2806         int nid;
2807
2808         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2809                 struct node *node = node_devices[nid];
2810                 if (node->dev.id == nid)
2811                         hugetlb_register_node(node);
2812         }
2813
2814         /*
2815          * Let the node device driver know we're here so it can
2816          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2817          */
2818         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2819                                      hugetlb_unregister_node);
2820 }
2821 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2822
2823 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2824 {
2825         BUG();
2826         if (nidp)
2827                 *nidp = -1;
2828         return NULL;
2829 }
2830
2831 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2832
2833 #endif
2834
2835 static int __init hugetlb_init(void)
2836 {
2837         int i;
2838
2839         if (!hugepages_supported())
2840                 return 0;
2841
2842         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2843                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2844                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2845                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2846         }
2847         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2848         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2849                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2850                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2851         }
2852
2853         hugetlb_init_hstates();
2854         gather_bootmem_prealloc();
2855         report_hugepages();
2856
2857         hugetlb_sysfs_init();
2858         hugetlb_register_all_nodes();
2859         hugetlb_cgroup_file_init();
2860
2861 #ifdef CONFIG_SMP
2862         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2863 #else
2864         num_fault_mutexes = 1;
2865 #endif
2866         hugetlb_fault_mutex_table =
2867                 kmalloc(sizeof(struct mutex) * num_fault_mutexes, GFP_KERNEL);
2868         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2869
2870         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2871                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2872         return 0;
2873 }
2874 subsys_initcall(hugetlb_init);
2875
2876 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2877 void __init hugetlb_bad_size(void)
2878 {
2879         parsed_valid_hugepagesz = false;
2880 }
2881
2882 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2883 {
2884         struct hstate *h;
2885         unsigned long i;
2886
2887         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2888                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2889                 return;
2890         }
2891         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2892         BUG_ON(order == 0);
2893         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2894         h->order = order;
2895         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2896         h->nr_huge_pages = 0;
2897         h->free_huge_pages = 0;
2898         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2899                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2900         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2901         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
2902         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
2903         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2904                                         huge_page_size(h)/1024);
2905
2906         parsed_hstate = h;
2907 }
2908
2909 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2910 {
2911         unsigned long *mhp;
2912         static unsigned long *last_mhp;
2913
2914         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
2915                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
2916                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
2917                 parsed_valid_hugepagesz = true;
2918                 return 1;
2919         }
2920         /*
2921          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2922          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2923          */
2924         else if (!hugetlb_max_hstate)
2925                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2926         else
2927                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2928
2929         if (mhp == last_mhp) {
2930                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2931                 return 1;
2932         }
2933
2934         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
2935                 *mhp = 0;
2936
2937         /*
2938          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
2939          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
2940          * use the bootmem allocator.
2941          */
2942         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
2943                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
2944
2945         last_mhp = mhp;
2946
2947         return 1;
2948 }
2949 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
2950
2951 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
2952 {
2953         default_hstate_size = memparse(s, &s);
2954         return 1;
2955 }
2956 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
2957
2958 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
2959 {
2960         int node;
2961         unsigned int nr = 0;
2962
2963         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
2964                 nr += array[node];
2965
2966         return nr;
2967 }
2968
2969 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2970 static int proc_hugetlb_doulongvec_minmax(struct ctl_table *table, int write,
2971                                           void *buffer, size_t *length,
2972                                           loff_t *ppos, unsigned long *out)
2973 {
2974         struct ctl_table dup_table;
2975
2976         /*
2977          * In order to avoid races with __do_proc_doulongvec_minmax(), we
2978          * can duplicate the @table and alter the duplicate of it.
2979          */
2980         dup_table = *table;
2981         dup_table.data = out;
2982
2983         return proc_doulongvec_minmax(&dup_table, write, buffer, length, ppos);
2984 }
2985
2986 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
2987                          struct ctl_table *table, int write,
2988                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2989 {
2990         struct hstate *h = &default_hstate;
2991         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
2992         int ret;
2993
2994         if (!hugepages_supported())
2995                 return -EOPNOTSUPP;
2996
2997         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
2998                                              &tmp);
2999         if (ret)
3000                 goto out;
3001
3002         if (write)
3003                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
3004                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
3005 out:
3006         return ret;
3007 }
3008
3009 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3010                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3011 {
3012
3013         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3014                                                         buffer, length, ppos);
3015 }
3016
3017 #ifdef CONFIG_NUMA
3018 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3019                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3020 {
3021         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3022                                                         buffer, length, ppos);
3023 }
3024 #endif /* CONFIG_NUMA */
3025
3026 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3027                         void __user *buffer,
3028                         size_t *length, loff_t *ppos)
3029 {
3030         struct hstate *h = &default_hstate;
3031         unsigned long tmp;
3032         int ret;
3033
3034         if (!hugepages_supported())
3035                 return -EOPNOTSUPP;
3036
3037         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3038
3039         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3040                 return -EINVAL;
3041
3042         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
3043                                              &tmp);
3044         if (ret)
3045                 goto out;
3046
3047         if (write) {
3048                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3049                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3050                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3051         }
3052 out:
3053         return ret;
3054 }
3055
3056 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3057
3058 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3059 {
3060         struct hstate *h = &default_hstate;
3061         if (!hugepages_supported())
3062                 return;
3063         seq_printf(m,
3064                         "HugePages_Total:   %5lu\n"
3065                         "HugePages_Free:    %5lu\n"
3066                         "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3067                         "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3068                         "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3069                         h->nr_huge_pages,
3070                         h->free_huge_pages,
3071                         h->resv_huge_pages,
3072                         h->surplus_huge_pages,
3073                         1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3074 }
3075
3076 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3077 {
3078         struct hstate *h = &default_hstate;
3079         if (!hugepages_supported())
3080                 return 0;
3081         return sprintf(buf,
3082                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3083                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3084                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3085                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3086                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3087                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3088 }
3089
3090 void hugetlb_show_meminfo(void)
3091 {
3092         struct hstate *h;
3093         int nid;
3094
3095         if (!hugepages_supported())
3096                 return;
3097
3098         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3099                 for_each_hstate(h)
3100                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3101                                 nid,
3102                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3103                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3104                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3105                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3106 }
3107
3108 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3109 {
3110         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3111                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3112 }
3113
3114 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3115 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3116 {
3117         struct hstate *h;
3118         unsigned long nr_total_pages = 0;
3119
3120         for_each_hstate(h)
3121                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3122         return nr_total_pages;
3123 }
3124
3125 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3126 {
3127         int ret = -ENOMEM;
3128
3129         spin_lock(&hugetlb_lock);
3130         /*
3131          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3132          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3133          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3134          * the reservation is not checked against page availability for the
3135          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3136          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3137          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3138          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3139          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3140          *
3141          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3142          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3143          * we fall back to check against current free page availability as
3144          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3145          * semantics that cpuset has.
3146          */
3147         if (delta > 0) {
3148                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3149                         goto out;
3150
3151                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3152                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3153                         goto out;
3154                 }
3155         }
3156
3157         ret = 0;
3158         if (delta < 0)
3159                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3160
3161 out:
3162         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3163         return ret;
3164 }
3165
3166 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3167 {
3168         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3169
3170         /*
3171          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3172          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3173          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3174          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3175          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3176          * new reference here without additional locking.
3177          */
3178         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3179                 kref_get(&resv->refs);
3180 }
3181
3182 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3183 {
3184         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3185         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3186         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3187         unsigned long reserve, start, end;
3188         long gbl_reserve;
3189
3190         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3191                 return;
3192
3193         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3194         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3195
3196         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3197
3198         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3199
3200         if (reserve) {
3201                 /*
3202                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3203                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3204                  */
3205                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3206                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3207         }
3208 }
3209
3210 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3211 {
3212         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3213                 return -EINVAL;
3214         return 0;
3215 }
3216
3217 /*
3218  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3219  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3220  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3221  * this far.
3222  */
3223 static int hugetlb_vm_op_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
3224 {
3225         BUG();
3226         return 0;
3227 }
3228
3229 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3230         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3231         .open = hugetlb_vm_op_open,
3232         .close = hugetlb_vm_op_close,
3233         .split = hugetlb_vm_op_split,
3234 };
3235
3236 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3237                                 int writable)
3238 {
3239         pte_t entry;
3240
3241         if (writable) {
3242                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3243                                          vma->vm_page_prot)));
3244         } else {
3245                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3246                                            vma->vm_page_prot));
3247         }
3248         entry = pte_mkyoung(entry);
3249         entry = pte_mkhuge(entry);
3250         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3251
3252         return entry;
3253 }
3254
3255 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3256                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3257 {
3258         pte_t entry;
3259
3260         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3261         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3262                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3263 }
3264
3265 static int is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3266 {
3267         swp_entry_t swp;
3268
3269         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3270                 return 0;
3271         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3272         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3273                 return 1;
3274         else
3275                 return 0;
3276 }
3277
3278 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3279 {
3280         swp_entry_t swp;
3281
3282         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3283                 return 0;
3284         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3285         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3286                 return 1;
3287         else
3288                 return 0;
3289 }
3290
3291 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3292                             struct vm_area_struct *vma)
3293 {
3294         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3295         struct page *ptepage;
3296         unsigned long addr;
3297         int cow;
3298         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3299         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3300         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
3301         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
3302         int ret = 0;
3303
3304         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3305
3306         mmun_start = vma->vm_start;
3307         mmun_end = vma->vm_end;
3308         if (cow)
3309                 mmu_notifier_invalidate_range_start(src, mmun_start, mmun_end);
3310
3311         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3312                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3313                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr);
3314                 if (!src_pte)
3315                         continue;
3316                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3317                 if (!dst_pte) {
3318                         ret = -ENOMEM;
3319                         break;
3320                 }
3321
3322                 /*
3323                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3324                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3325                  *
3326                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3327                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3328                  * Check here before taking page table lock, and once again
3329                  * after taking the lock below.
3330                  */
3331                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3332                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3333                         continue;
3334
3335                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3336                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3337                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3338                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3339                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3340                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3341                         /*
3342                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3343                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3344                          * sharing with another vma.
3345                          */
3346                         ;
3347                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3348                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3349                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3350
3351                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3352                                 /*
3353                                  * COW mappings require pages in both
3354                                  * parent and child to be set to read.
3355                                  */
3356                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3357                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3358                                 set_huge_pte_at(src, addr, src_pte, entry);
3359                         }
3360                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3361                 } else {
3362                         if (cow) {
3363                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3364                                 mmu_notifier_invalidate_range(src, mmun_start,
3365                                                                    mmun_end);
3366                         }
3367                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3368                         ptepage = pte_page(entry);
3369                         get_page(ptepage);
3370                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3371                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3372                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3373                 }
3374                 spin_unlock(src_ptl);
3375                 spin_unlock(dst_ptl);
3376         }
3377
3378         if (cow)
3379                 mmu_notifier_invalidate_range_end(src, mmun_start, mmun_end);
3380
3381         return ret;
3382 }
3383
3384 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3385                             unsigned long start, unsigned long end,
3386                             struct page *ref_page)
3387 {
3388         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3389         unsigned long address;
3390         pte_t *ptep;
3391         pte_t pte;
3392         spinlock_t *ptl;
3393         struct page *page;
3394         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3395         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3396         unsigned long mmun_start = start;       /* For mmu_notifiers */
3397         unsigned long mmun_end   = end;         /* For mmu_notifiers */
3398         bool force_flush = false;
3399
3400         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3401         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3402         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3403
3404         tlb_start_vma(tlb, vma);
3405
3406         /*
3407          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3408          */
3409         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &mmun_start, &mmun_end);
3410         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
3411         address = start;
3412         for (; address < end; address += sz) {
3413                 ptep = huge_pte_offset(mm, address);
3414                 if (!ptep)
3415                         continue;
3416
3417                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3418                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3419                         spin_unlock(ptl);
3420                         tlb_flush_pmd_range(tlb, address & PUD_MASK, PUD_SIZE);
3421                         force_flush = true;
3422                         continue;
3423                 }
3424
3425                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3426                 if (huge_pte_none(pte)) {
3427                         spin_unlock(ptl);
3428                         continue;
3429                 }
3430
3431                 /*
3432                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3433                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3434                  */
3435                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3436                         huge_pte_clear(mm, address, ptep);
3437                         spin_unlock(ptl);
3438                         continue;
3439                 }
3440
3441                 page = pte_page(pte);
3442                 /*
3443                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3444                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3445                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3446                  */
3447                 if (ref_page) {
3448                         if (page != ref_page) {
3449                                 spin_unlock(ptl);
3450                                 continue;
3451                         }
3452                         /*
3453                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3454                          * future faults in this VMA will fail rather than
3455                          * looking like data was lost
3456                          */
3457                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3458                 }
3459
3460                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3461                 tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);
3462                 if (huge_pte_dirty(pte))
3463                         set_page_dirty(page);
3464
3465                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3466                 page_remove_rmap(page, true);
3467
3468                 spin_unlock(ptl);
3469                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3470                 /*
3471                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3472                  */
3473                 if (ref_page)
3474                         break;
3475         }
3476         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
3477         tlb_end_vma(tlb, vma);
3478
3479         /*
3480          * If we unshared PMDs, the TLB flush was not recorded in mmu_gather. We
3481          * could defer the flush until now, since by holding i_mmap_rwsem we
3482          * guaranteed that the last refernece would not be dropped. But we must
3483          * do the flushing before we return, as otherwise i_mmap_rwsem will be
3484          * dropped and the last reference to the shared PMDs page might be
3485          * dropped as well.
3486          *
3487          * In theory we could defer the freeing of the PMD pages as well, but
3488          * huge_pmd_unshare() relies on the exact page_count for the PMD page to
3489          * detect sharing, so we cannot defer the release of the page either.
3490          * Instead, do flush now.
3491          */
3492         if (force_flush)
3493                 tlb_flush_mmu(tlb);
3494 }
3495
3496 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3497                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3498                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3499 {
3500         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3501
3502         /*
3503          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3504          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3505          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3506          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3507          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3508          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3509          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3510          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3511          */
3512         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3513 }
3514
3515 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3516                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3517 {
3518         struct mm_struct *mm;
3519         struct mmu_gather tlb;
3520         unsigned long tlb_start = start;
3521         unsigned long tlb_end = end;
3522
3523         /*
3524          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3525          * start/end for worst case tlb flushing.
3526          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3527          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3528          * the largest possible range.
3529          */
3530         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3531
3532         mm = vma->vm_mm;
3533
3534         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3535         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3536         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3537 }
3538
3539 /*
3540  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3541  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3542  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3543  * same region.
3544  */
3545 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3546                               struct page *page, unsigned long address)
3547 {
3548         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3549         struct vm_area_struct *iter_vma;
3550         struct address_space *mapping;
3551         pgoff_t pgoff;
3552
3553         /*
3554          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3555          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3556          */
3557         address = address & huge_page_mask(h);
3558         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3559                         vma->vm_pgoff;
3560         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3561
3562         /*
3563          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3564          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3565          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3566          */
3567         i_mmap_lock_write(mapping);
3568         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3569                 /* Do not unmap the current VMA */
3570                 if (iter_vma == vma)
3571                         continue;
3572
3573                 /*
3574                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3575                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3576                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3577                  */
3578                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3579                         continue;
3580
3581                 /*
3582                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3583                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3584                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3585                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3586                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3587                  */
3588                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3589                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3590                                              address + huge_page_size(h), page);
3591         }
3592         i_mmap_unlock_write(mapping);
3593 }
3594
3595 /*
3596  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3597  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3598  * cannot race with other handlers or page migration.
3599  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3600  */
3601 static int hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3602                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3603                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3604 {
3605         pte_t pte;
3606         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3607         struct page *old_page, *new_page;
3608         int ret = 0, outside_reserve = 0;
3609         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
3610         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
3611
3612         pte = huge_ptep_get(ptep);
3613         old_page = pte_page(pte);
3614
3615 retry_avoidcopy:
3616         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3617          * and just make the page writable */
3618         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3619                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3620                 set_huge_ptep_writable(vma, address, ptep);
3621                 return 0;
3622         }
3623
3624         /*
3625          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3626          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3627          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3628          * page is used to determine if the reserve at this address was
3629          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3630          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3631          * of the full address range.
3632          */
3633         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3634                         old_page != pagecache_page)
3635                 outside_reserve = 1;
3636
3637         get_page(old_page);
3638
3639         /*
3640          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3641          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3642          */
3643         spin_unlock(ptl);
3644         new_page = alloc_huge_page(vma, address, outside_reserve);
3645
3646         if (IS_ERR(new_page)) {
3647                 /*
3648                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3649                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3650                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3651                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3652                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3653                  */
3654                 if (outside_reserve) {
3655                         put_page(old_page);
3656                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3657                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, address);
3658                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3659                         spin_lock(ptl);
3660                         ptep = huge_pte_offset(mm, address & huge_page_mask(h));
3661                         if (likely(ptep &&
3662                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3663                                 goto retry_avoidcopy;
3664                         /*
3665                          * race occurs while re-acquiring page table
3666                          * lock, and our job is done.
3667                          */
3668                         return 0;
3669                 }
3670
3671                 ret = (PTR_ERR(new_page) == -ENOMEM) ?
3672                         VM_FAULT_OOM : VM_FAULT_SIGBUS;
3673                 goto out_release_old;
3674         }
3675
3676         /*
3677          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3678          * anon_vma prepared.
3679          */
3680         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3681                 ret = VM_FAULT_OOM;
3682                 goto out_release_all;
3683         }
3684
3685         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3686                             pages_per_huge_page(h));
3687         __SetPageUptodate(new_page);
3688
3689         mmun_start = address & huge_page_mask(h);
3690         mmun_end = mmun_start + huge_page_size(h);
3691         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
3692
3693         /*
3694          * Retake the page table lock to check for racing updates
3695          * before the page tables are altered
3696          */
3697         spin_lock(ptl);
3698         ptep = huge_pte_offset(mm, address & huge_page_mask(h));
3699         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3700                 ClearPagePrivate(new_page);
3701
3702                 /* Break COW */
3703                 huge_ptep_clear_flush(vma, address, ptep);
3704                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
3705                 set_huge_pte_at(mm, address, ptep,
3706                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3707                 page_remove_rmap(old_page, true);
3708                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, address);
3709                 set_page_huge_active(new_page);
3710                 /* Make the old page be freed below */
3711                 new_page = old_page;
3712         }
3713         spin_unlock(ptl);
3714         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
3715 out_release_all:
3716         restore_reserve_on_error(h, vma, address, new_page);
3717         put_page(new_page);
3718 out_release_old:
3719         put_page(old_page);
3720
3721         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3722         return ret;
3723 }
3724
3725 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3726 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3727                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3728 {
3729         struct address_space *mapping;
3730         pgoff_t idx;
3731
3732         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3733         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3734
3735         return find_lock_page(mapping, idx);
3736 }
3737
3738 /*
3739  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3740  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3741  */
3742 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3743                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3744 {
3745         struct address_space *mapping;
3746         pgoff_t idx;
3747         struct page *page;
3748
3749         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3750         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3751
3752         page = find_get_page(mapping, idx);
3753         if (page)
3754                 put_page(page);
3755         return page != NULL;
3756 }
3757
3758 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3759                            pgoff_t idx)
3760 {
3761         struct inode *inode = mapping->host;
3762         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3763         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3764
3765         if (err)
3766                 return err;
3767         ClearPagePrivate(page);
3768
3769         /*
3770          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3771          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3772          */
3773         set_page_dirty(page);
3774
3775         spin_lock(&inode->i_lock);
3776         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3777         spin_unlock(&inode->i_lock);
3778         return 0;
3779 }
3780
3781 static int hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3782                            struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3783                            unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3784 {
3785         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3786         int ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3787         int anon_rmap = 0;
3788         unsigned long size;
3789         struct page *page;
3790         pte_t new_pte;
3791         spinlock_t *ptl;
3792         bool new_page = false;
3793
3794         /*
3795          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3796          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3797          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3798          */
3799         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3800                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3801                            current->pid);
3802                 return ret;
3803         }
3804
3805         /*
3806          * Use page lock to guard against racing truncation
3807          * before we get page_table_lock.
3808          */
3809 retry:
3810         page = find_lock_page(mapping, idx);
3811         if (!page) {
3812                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3813                 if (idx >= size)
3814                         goto out;
3815                 page = alloc_huge_page(vma, address, 0);
3816                 if (IS_ERR(page)) {
3817                         ret = PTR_ERR(page);
3818                         if (ret == -ENOMEM)
3819                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3820                         else
3821                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3822                         goto out;
3823                 }
3824                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3825                 __SetPageUptodate(page);
3826                 new_page = true;
3827
3828                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3829                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3830                         if (err) {
3831                                 put_page(page);
3832                                 if (err == -EEXIST)
3833                                         goto retry;
3834                                 goto out;
3835                         }
3836                 } else {
3837                         lock_page(page);
3838                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3839                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3840                                 goto backout_unlocked;
3841                         }
3842                         anon_rmap = 1;
3843                 }
3844         } else {
3845                 /*
3846                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3847                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3848                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3849                  */
3850                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3851                         ret = VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
3852                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3853                         goto backout_unlocked;
3854                 }
3855         }
3856
3857         /*
3858          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3859          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3860          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3861          * the spinlock.
3862          */
3863         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3864                 if (vma_needs_reservation(h, vma, address) < 0) {
3865                         ret = VM_FAULT_OOM;
3866                         goto backout_unlocked;
3867                 }
3868                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3869                 vma_end_reservation(h, vma, address);
3870         }
3871
3872         ptl = huge_pte_lockptr(h, mm, ptep);
3873         spin_lock(ptl);
3874         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3875         if (idx >= size)
3876                 goto backout;
3877
3878         ret = 0;
3879         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
3880                 goto backout;
3881
3882         if (anon_rmap) {
3883                 ClearPagePrivate(page);
3884                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, address);
3885         } else
3886                 page_dup_rmap(page, true);
3887         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
3888                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
3889         set_huge_pte_at(mm, address, ptep, new_pte);
3890
3891         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
3892         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3893                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
3894                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
3895         }
3896
3897         spin_unlock(ptl);
3898
3899         /*
3900          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
3901          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
3902          * isolated for migration.
3903          */
3904         if (new_page)
3905                 set_page_huge_active(page);
3906
3907         unlock_page(page);
3908 out:
3909         return ret;
3910
3911 backout:
3912         spin_unlock(ptl);
3913 backout_unlocked:
3914         unlock_page(page);
3915         restore_reserve_on_error(h, vma, address, page);
3916         put_page(page);
3917         goto out;
3918 }
3919
3920 #ifdef CONFIG_SMP
3921 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3922                             pgoff_t idx)
3923 {
3924         unsigned long key[2];
3925         u32 hash;
3926
3927         key[0] = (unsigned long) mapping;
3928         key[1] = idx;
3929
3930         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/(sizeof(u32)), 0);
3931
3932         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
3933 }
3934 #else
3935 /*
3936  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
3937  * return 0 and avoid the hashing overhead.
3938  */
3939 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3940                             pgoff_t idx)
3941 {
3942         return 0;
3943 }
3944 #endif
3945
3946 int hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3947                         unsigned long address, unsigned int flags)
3948 {
3949         pte_t *ptep, entry;
3950         spinlock_t *ptl;
3951         int ret;
3952         u32 hash;
3953         pgoff_t idx;
3954         struct page *page = NULL;
3955         struct page *pagecache_page = NULL;
3956         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3957         struct address_space *mapping;
3958         int need_wait_lock = 0;
3959
3960         address &= huge_page_mask(h);
3961
3962         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
3963         if (ptep) {
3964                 entry = huge_ptep_get(ptep);
3965                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
3966                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
3967                         return 0;
3968                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
3969                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
3970                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3971         } else {
3972                 ptep = huge_pte_alloc(mm, address, huge_page_size(h));
3973                 if (!ptep)
3974                         return VM_FAULT_OOM;
3975         }
3976
3977         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3978         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3979
3980         /*
3981          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
3982          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
3983          * the same page in the page cache.
3984          */
3985         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx);
3986         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3987
3988         entry = huge_ptep_get(ptep);
3989         if (huge_pte_none(entry)) {
3990                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
3991                 goto out_mutex;
3992         }
3993
3994         ret = 0;
3995
3996         /*
3997          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
3998          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
3999          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4000          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4001          * handle it.
4002          */
4003         if (!pte_present(entry))
4004                 goto out_mutex;
4005
4006         /*
4007          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4008          * reservations for this page now. This will ensure that any
4009          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4010          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4011          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4012          * consumed.
4013          */
4014         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4015                 if (vma_needs_reservation(h, vma, address) < 0) {
4016                         ret = VM_FAULT_OOM;
4017                         goto out_mutex;
4018                 }
4019                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4020                 vma_end_reservation(h, vma, address);
4021
4022                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4023                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4024                                                                 vma, address);
4025         }
4026
4027         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4028
4029         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4030         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4031                 goto out_ptl;
4032
4033         /*
4034          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4035          * pagecache_page, so here we need take the former one
4036          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4037          */
4038         page = pte_page(entry);
4039         if (page != pagecache_page)
4040                 if (!trylock_page(page)) {
4041                         need_wait_lock = 1;
4042                         goto out_ptl;
4043                 }
4044
4045         get_page(page);
4046
4047         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4048                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4049                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4050                                           pagecache_page, ptl);
4051                         goto out_put_page;
4052                 }
4053                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4054         }
4055         entry = pte_mkyoung(entry);
4056         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry,
4057                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4058                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
4059 out_put_page:
4060         if (page != pagecache_page)
4061                 unlock_page(page);
4062         put_page(page);
4063 out_ptl:
4064         spin_unlock(ptl);
4065
4066         if (pagecache_page) {
4067                 unlock_page(pagecache_page);
4068                 put_page(pagecache_page);
4069         }
4070 out_mutex:
4071         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4072         /*
4073          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4074          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4075          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4076          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4077          * here without taking refcount.
4078          */
4079         if (need_wait_lock)
4080                 wait_on_page_locked(page);
4081         return ret;
4082 }
4083
4084 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4085                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4086                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4087                          long i, unsigned int flags)
4088 {
4089         unsigned long pfn_offset;
4090         unsigned long vaddr = *position;
4091         unsigned long remainder = *nr_pages;
4092         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4093         int err = -EFAULT;
4094
4095         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4096                 pte_t *pte;
4097                 spinlock_t *ptl = NULL;
4098                 int absent;
4099                 struct page *page;
4100
4101                 /*
4102                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4103                  * potentially allocating memory.
4104                  */
4105                 if (unlikely(fatal_signal_pending(current))) {
4106                         remainder = 0;
4107                         break;
4108                 }
4109
4110                 /*
4111                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4112                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4113                  * first, for the page indexing below to work.
4114                  *
4115                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4116                  */
4117                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h));
4118                 if (pte)
4119                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4120                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4121
4122                 /*
4123                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4124                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4125                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4126                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4127                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4128                  */
4129                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4130                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4131                         if (pte)
4132                                 spin_unlock(ptl);
4133                         remainder = 0;
4134                         break;
4135                 }
4136
4137                 /*
4138                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4139                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4140                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4141                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4142                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4143                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4144                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4145                  * directly from any kind of swap entries.
4146                  */
4147                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4148                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4149                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4150                         int ret;
4151
4152                         if (pte)
4153                                 spin_unlock(ptl);
4154                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr,
4155                                 (flags & FOLL_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
4156                         if (!(ret & VM_FAULT_ERROR))
4157                                 continue;
4158
4159                         remainder = 0;
4160                         break;
4161                 }
4162
4163                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4164                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4165
4166                 /*
4167                  * Instead of doing 'try_get_page()' below in the same_page
4168                  * loop, just check the count once here.
4169                  */
4170                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4171                         if (pages) {
4172                                 spin_unlock(ptl);
4173                                 remainder = 0;
4174                                 err = -ENOMEM;
4175                                 break;
4176                         }
4177                 }
4178 same_page:
4179                 if (pages) {
4180                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4181                         get_page(pages[i]);
4182                 }
4183
4184                 if (vmas)
4185                         vmas[i] = vma;
4186
4187                 vaddr += PAGE_SIZE;
4188                 ++pfn_offset;
4189                 --remainder;
4190                 ++i;
4191                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4192                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4193                         /*
4194                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4195                          * of this compound page.
4196                          */
4197                         goto same_page;
4198                 }
4199                 spin_unlock(ptl);
4200         }
4201         *nr_pages = remainder;
4202         *position = vaddr;
4203
4204         return i ? i : err;
4205 }
4206
4207 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4208 /*
4209  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4210  * implement this.
4211  */
4212 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4213 #endif
4214
4215 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4216                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4217 {
4218         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4219         unsigned long start = address;
4220         pte_t *ptep;
4221         pte_t pte;
4222         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4223         unsigned long pages = 0;
4224         unsigned long f_start = start;
4225         unsigned long f_end = end;
4226         bool shared_pmd = false;
4227
4228         /*
4229          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4230          * start/end.  Set f_start/f_end to cover the maximum possible
4231          * range if PMD sharing is possible.
4232          */
4233         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &f_start, &f_end);
4234
4235         BUG_ON(address >= end);
4236         flush_cache_range(vma, f_start, f_end);
4237
4238         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, f_start, f_end);
4239         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4240         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4241                 spinlock_t *ptl;
4242                 ptep = huge_pte_offset(mm, address);
4243                 if (!ptep)
4244                         continue;
4245                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4246                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4247                         pages++;
4248                         spin_unlock(ptl);
4249                         shared_pmd = true;
4250                         continue;
4251                 }
4252                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4253                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4254                         spin_unlock(ptl);
4255                         continue;
4256                 }
4257                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4258                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4259
4260                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4261                                 pte_t newpte;
4262
4263                                 make_migration_entry_read(&entry);
4264                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4265                                 set_huge_pte_at(mm, address, ptep, newpte);
4266                                 pages++;
4267                         }
4268                         spin_unlock(ptl);
4269                         continue;
4270                 }
4271                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4272                         pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
4273                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(pte, newprot));
4274                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4275                         set_huge_pte_at(mm, address, ptep, pte);
4276                         pages++;
4277                 }
4278                 spin_unlock(ptl);
4279         }
4280         /*
4281          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4282          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4283          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4284          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4285          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4286          */
4287         if (shared_pmd) {
4288                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, f_start, f_end);
4289                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, f_start, f_end);
4290         } else {
4291                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4292                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, start, end);
4293         }
4294         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4295         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, f_start, f_end);
4296
4297         return pages << h->order;
4298 }
4299
4300 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4301                                         long from, long to,
4302                                         struct vm_area_struct *vma,
4303                                         vm_flags_t vm_flags)
4304 {
4305         long ret, chg;
4306         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4307         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4308         struct resv_map *resv_map;
4309         long gbl_reserve;
4310
4311         /* This should never happen */
4312         if (from > to) {
4313                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4314                 return -EINVAL;
4315         }
4316
4317         /*
4318          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4319          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4320          * without using reserves
4321          */
4322         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4323                 return 0;
4324
4325         /*
4326          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4327          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4328          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4329          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4330          */
4331         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4332                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4333
4334                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4335
4336         } else {
4337                 resv_map = resv_map_alloc();
4338                 if (!resv_map)
4339                         return -ENOMEM;
4340
4341                 chg = to - from;
4342
4343                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4344                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4345         }
4346
4347         if (chg < 0) {
4348                 ret = chg;
4349                 goto out_err;
4350         }
4351
4352         /*
4353          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4354          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4355          * reservations already in place (gbl_reserve).
4356          */
4357         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4358         if (gbl_reserve < 0) {
4359                 ret = -ENOSPC;
4360                 goto out_err;
4361         }
4362
4363         /*
4364          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4365          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4366          */
4367         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4368         if (ret < 0) {
4369                 /* put back original number of pages, chg */
4370                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4371                 goto out_err;
4372         }
4373
4374         /*
4375          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4376          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4377          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4378          * the reservation was and the page cache tells how much of
4379          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4380          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4381          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4382          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4383          * else has to be done for private mappings here
4384          */
4385         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4386                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4387
4388                 if (unlikely(chg > add)) {
4389                         /*
4390                          * pages in this range were added to the reserve
4391                          * map between region_chg and region_add.  This
4392                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4393                          * the subpool and reserve counts modified above
4394                          * based on the difference.
4395                          */
4396                         long rsv_adjust;
4397
4398                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4399                                                                 chg - add);
4400                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4401                 }
4402         }
4403         return 0;
4404 out_err:
4405         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4406                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4407                 if (chg >= 0)
4408                         region_abort(resv_map, from, to);
4409         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4410                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4411         return ret;
4412 }
4413
4414 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4415                                                                 long freed)
4416 {
4417         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4418         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4419         long chg = 0;
4420         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4421         long gbl_reserve;
4422
4423         if (resv_map) {
4424                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4425                 /*
4426                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4427                  * must be split and another region descriptor can not be
4428                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4429                  */
4430                 if (chg < 0)
4431                         return chg;
4432         }
4433
4434         spin_lock(&inode->i_lock);
4435         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4436         spin_unlock(&inode->i_lock);
4437
4438         /*
4439          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4440          * reservations to be released may be adjusted.
4441          */
4442         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4443         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4444
4445         return 0;
4446 }
4447
4448 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4449 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4450                                 struct vm_area_struct *vma,
4451                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4452 {
4453         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4454                                 svma->vm_start;
4455         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4456         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4457
4458         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4459         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4460         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4461
4462         /*
4463          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4464          * page table page.
4465          */
4466         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4467             vm_flags != svm_flags ||
4468             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4469                 return 0;
4470
4471         return saddr;
4472 }
4473
4474 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4475 {
4476         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4477         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4478
4479         /*
4480          * check on proper vm_flags and page table alignment
4481          */
4482         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4483                 return true;
4484         return false;
4485 }
4486
4487 /*
4488  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4489  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4490  * shared pmd mappings.
4491  */
4492 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4493                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4494 {
4495         unsigned long v_start = ALIGN(vma->vm_start, PUD_SIZE),
4496                 v_end = ALIGN_DOWN(vma->vm_end, PUD_SIZE);
4497
4498         /*
4499          * vma need span at least one aligned PUD size and the start,end range
4500          * must at least partialy within it.
4501          */
4502         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) || !(v_end > v_start) ||
4503                 (*end <= v_start) || (*start >= v_end))
4504                 return;
4505
4506         /* Extend the range to be PUD aligned for a worst case scenario */
4507         if (*start > v_start)
4508                 *start = ALIGN_DOWN(*start, PUD_SIZE);
4509
4510         if (*end < v_end)
4511                 *end = ALIGN(*end, PUD_SIZE);
4512 }
4513
4514 /*
4515  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4516  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4517  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4518  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4519  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4520  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4521  * bad pmd for sharing.
4522  */
4523 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4524 {
4525         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4526         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4527         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4528                         vma->vm_pgoff;
4529         struct vm_area_struct *svma;
4530         unsigned long saddr;
4531         pte_t *spte = NULL;
4532         pte_t *pte;
4533         spinlock_t *ptl;
4534
4535         if (!vma_shareable(vma, addr))
4536                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4537
4538         i_mmap_lock_write(mapping);
4539         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4540                 if (svma == vma)
4541                         continue;
4542
4543                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4544                 if (saddr) {
4545                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr);
4546                         if (spte) {
4547                                 get_page(virt_to_page(spte));
4548                                 break;
4549                         }
4550                 }
4551         }
4552
4553         if (!spte)
4554                 goto out;
4555
4556         ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, spte);
4557         spin_lock(ptl);
4558         if (pud_none(*pud)) {
4559                 pud_populate(mm, pud,
4560                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4561                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4562         } else {
4563                 put_page(virt_to_page(spte));
4564         }
4565         spin_unlock(ptl);
4566 out:
4567         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4568         i_mmap_unlock_write(mapping);
4569         return pte;
4570 }
4571
4572 /*
4573  * unmap huge page backed by shared pte.
4574  *
4575  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4576  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4577  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4578  *
4579  * called with page table lock held.
4580  *
4581  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4582  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4583  */
4584 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4585 {
4586         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4587         pud_t *pud = pud_offset(pgd, *addr);
4588
4589         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4590         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4591                 return 0;
4592
4593         pud_clear(pud);
4594         put_page(virt_to_page(ptep));
4595         mm_dec_nr_pmds(mm);
4596         /*
4597          * This update of passed address optimizes loops sequentially
4598          * processing addresses in increments of huge page size (PMD_SIZE
4599          * in this case).  By clearing the pud, a PUD_SIZE area is unmapped.
4600          * Update address to the 'last page' in the cleared area so that
4601          * calling loop can move to first page past this area.
4602          */
4603         *addr |= PUD_SIZE - PMD_SIZE;
4604         return 1;
4605 }
4606 #define want_pmd_share()        (1)
4607 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4608 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4609 {
4610         return NULL;
4611 }
4612
4613 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4614 {
4615         return 0;
4616 }
4617
4618 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4619                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4620 {
4621 }
4622 #define want_pmd_share()        (0)
4623 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4624
4625 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4626 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4627                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4628 {
4629         pgd_t *pgd;
4630         pud_t *pud;
4631         pte_t *pte = NULL;
4632
4633         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4634         pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
4635         if (pud) {
4636                 if (sz == PUD_SIZE) {
4637                         pte = (pte_t *)pud;
4638                 } else {
4639                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4640                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4641                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4642                         else
4643                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4644                 }
4645         }
4646         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
4647
4648         return pte;
4649 }
4650
4651 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
4652 {
4653         pgd_t *pgd;
4654         pud_t *pud;
4655         pmd_t *pmd = NULL;
4656
4657         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4658         if (pgd_present(*pgd)) {
4659                 pud = pud_offset(pgd, addr);
4660                 if (pud_present(*pud)) {
4661                         if (pud_huge(*pud))
4662                                 return (pte_t *)pud;
4663                         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4664                 }
4665         }
4666         return (pte_t *) pmd;
4667 }
4668
4669 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4670
4671 /*
4672  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
4673  * behavior.
4674  */
4675 struct page * __weak
4676 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4677                               int write)
4678 {
4679         return ERR_PTR(-EINVAL);
4680 }
4681
4682 struct page * __weak
4683 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4684                 pmd_t *pmd, int flags)
4685 {
4686         struct page *page = NULL;
4687         spinlock_t *ptl;
4688         pte_t pte;
4689 retry:
4690         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
4691         spin_lock(ptl);
4692         /*
4693          * make sure that the address range covered by this pmd is not
4694          * unmapped from other threads.
4695          */
4696         if (!pmd_huge(*pmd))
4697                 goto out;
4698         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
4699         if (pte_present(pte)) {
4700                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4701                 if (flags & FOLL_GET)
4702                         get_page(page);
4703         } else {
4704                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
4705                         spin_unlock(ptl);
4706                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
4707                         goto retry;
4708                 }
4709                 /*
4710                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
4711                  * follow_page_mask().
4712                  */
4713         }
4714 out:
4715         spin_unlock(ptl);
4716         return page;
4717 }
4718
4719 struct page * __weak
4720 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4721                 pud_t *pud, int flags)
4722 {
4723         if (flags & FOLL_GET)
4724                 return NULL;
4725
4726         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4727 }
4728
4729 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
4730
4731 /*
4732  * This function is called from memory failure code.
4733  */
4734 int dequeue_hwpoisoned_huge_page(struct page *hpage)
4735 {
4736         struct hstate *h = page_hstate(hpage);
4737         int nid = page_to_nid(hpage);
4738         int ret = -EBUSY;
4739
4740         spin_lock(&hugetlb_lock);
4741         /*
4742          * Just checking !page_huge_active is not enough, because that could be
4743          * an isolated/hwpoisoned hugepage (which have >0 refcount).
4744          */
4745         if (!page_huge_active(hpage) && !page_count(hpage)) {
4746                 /*
4747                  * Hwpoisoned hugepage isn't linked to activelist or freelist,
4748                  * but dangling hpage->lru can trigger list-debug warnings
4749                  * (this happens when we call unpoison_memory() on it),
4750                  * so let it point to itself with list_del_init().
4751                  */
4752                 list_del_init(&hpage->lru);
4753                 set_page_refcounted(hpage);
4754                 h->free_huge_pages--;
4755                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
4756                 ret = 0;
4757         }
4758         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4759         return ret;
4760 }
4761 #endif
4762
4763 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
4764 {
4765         bool ret = true;
4766
4767         spin_lock(&hugetlb_lock);
4768         if (!PageHeadHuge(page) || !page_huge_active(page) ||
4769             !get_page_unless_zero(page)) {
4770                 ret = false;
4771                 goto unlock;
4772         }
4773         clear_page_huge_active(page);
4774         list_move_tail(&page->lru, list);
4775 unlock:
4776         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4777         return ret;
4778 }
4779
4780 void putback_active_hugepage(struct page *page)
4781 {
4782         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
4783         spin_lock(&hugetlb_lock);
4784         set_page_huge_active(page);
4785         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
4786         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4787         put_page(page);
4788 }