GNU Linux-libre 5.4.200-gnu1
[releases.git] / mm / hugetlb.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Generic hugetlb support.
4  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
5  */
6 #include <linux/list.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/seq_file.h>
10 #include <linux/sysctl.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/mmu_notifier.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/mempolicy.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/cpuset.h>
18 #include <linux/mutex.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sysfs.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/mmdebug.h>
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/rmap.h>
25 #include <linux/string_helpers.h>
26 #include <linux/swap.h>
27 #include <linux/swapops.h>
28 #include <linux/jhash.h>
29 #include <linux/numa.h>
30 #include <linux/llist.h>
31
32 #include <asm/page.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/tlb.h>
35
36 #include <linux/io.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
39 #include <linux/node.h>
40 #include <linux/userfaultfd_k.h>
41 #include <linux/page_owner.h>
42 #include "internal.h"
43
44 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
45 unsigned int default_hstate_idx;
46 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
47 /*
48  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
49  * at boot time.
50  */
51 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
52
53 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
54
55 /* for command line parsing */
56 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
57 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
58 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
59 static bool __initdata parsed_valid_hugepagesz = true;
60
61 /*
62  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
63  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
64  */
65 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
66
67 /*
68  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
69  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
70  */
71 static int num_fault_mutexes;
72 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
73
74 static inline bool PageHugeFreed(struct page *head)
75 {
76         return page_private(head + 4) == -1UL;
77 }
78
79 static inline void SetPageHugeFreed(struct page *head)
80 {
81         set_page_private(head + 4, -1UL);
82 }
83
84 static inline void ClearPageHugeFreed(struct page *head)
85 {
86         set_page_private(head + 4, 0);
87 }
88
89 /* Forward declaration */
90 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
91
92 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
93 {
94         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
95
96         spin_unlock(&spool->lock);
97
98         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
99          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
100          * free the subpool */
101         if (free) {
102                 if (spool->min_hpages != -1)
103                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
104                                                 -spool->min_hpages);
105                 kfree(spool);
106         }
107 }
108
109 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
110                                                 long min_hpages)
111 {
112         struct hugepage_subpool *spool;
113
114         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
115         if (!spool)
116                 return NULL;
117
118         spin_lock_init(&spool->lock);
119         spool->count = 1;
120         spool->max_hpages = max_hpages;
121         spool->hstate = h;
122         spool->min_hpages = min_hpages;
123
124         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
125                 kfree(spool);
126                 return NULL;
127         }
128         spool->rsv_hpages = min_hpages;
129
130         return spool;
131 }
132
133 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
134 {
135         spin_lock(&spool->lock);
136         BUG_ON(!spool->count);
137         spool->count--;
138         unlock_or_release_subpool(spool);
139 }
140
141 /*
142  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
143  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
144  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
145  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
146  * only be different than the passed value (delta) in the case where
147  * a subpool minimum size must be manitained.
148  */
149 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
150                                       long delta)
151 {
152         long ret = delta;
153
154         if (!spool)
155                 return ret;
156
157         spin_lock(&spool->lock);
158
159         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
160                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
161                         spool->used_hpages += delta;
162                 else {
163                         ret = -ENOMEM;
164                         goto unlock_ret;
165                 }
166         }
167
168         /* minimum size accounting */
169         if (spool->min_hpages != -1 && spool->rsv_hpages) {
170                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
171                         /*
172                          * Asking for more reserves than those already taken on
173                          * behalf of subpool.  Return difference.
174                          */
175                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
176                         spool->rsv_hpages = 0;
177                 } else {
178                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
179                         spool->rsv_hpages -= delta;
180                 }
181         }
182
183 unlock_ret:
184         spin_unlock(&spool->lock);
185         return ret;
186 }
187
188 /*
189  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
190  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
191  * The return value may only be different than the passed value (delta)
192  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
193  */
194 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
195                                        long delta)
196 {
197         long ret = delta;
198
199         if (!spool)
200                 return delta;
201
202         spin_lock(&spool->lock);
203
204         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
205                 spool->used_hpages -= delta;
206
207          /* minimum size accounting */
208         if (spool->min_hpages != -1 && spool->used_hpages < spool->min_hpages) {
209                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
210                         ret = 0;
211                 else
212                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
213
214                 spool->rsv_hpages += delta;
215                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
216                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
217         }
218
219         /*
220          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
221          * quota reference, free it now.
222          */
223         unlock_or_release_subpool(spool);
224
225         return ret;
226 }
227
228 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
229 {
230         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
231 }
232
233 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
234 {
235         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
236 }
237
238 /*
239  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
240  *                    across the pages in a mapping.
241  *
242  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
243  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
244  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
245  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
246  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
247  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
248  *
249  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
250  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
251  * represents the first element past the end of the region. This is used in
252  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
253  *
254  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
255  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
256  */
257 struct file_region {
258         struct list_head link;
259         long from;
260         long to;
261 };
262
263 /*
264  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
265  * map.  In the normal case, existing regions will be expanded
266  * to accommodate the specified range.  Sufficient regions should
267  * exist for expansion due to the previous call to region_chg
268  * with the same range.  However, it is possible that region_del
269  * could have been called after region_chg and modifed the map
270  * in such a way that no region exists to be expanded.  In this
271  * case, pull a region descriptor from the cache associated with
272  * the map and use that for the new range.
273  *
274  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
275  * number is greater than or equal to zero.
276  */
277 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
278 {
279         struct list_head *head = &resv->regions;
280         struct file_region *rg, *nrg, *trg;
281         long add = 0;
282
283         spin_lock(&resv->lock);
284         /* Locate the region we are either in or before. */
285         list_for_each_entry(rg, head, link)
286                 if (f <= rg->to)
287                         break;
288
289         /*
290          * If no region exists which can be expanded to include the
291          * specified range, the list must have been modified by an
292          * interleving call to region_del().  Pull a region descriptor
293          * from the cache and use it for this range.
294          */
295         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
296                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
297
298                 resv->region_cache_count--;
299                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
300                                         link);
301                 list_del(&nrg->link);
302
303                 nrg->from = f;
304                 nrg->to = t;
305                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
306
307                 add += t - f;
308                 goto out_locked;
309         }
310
311         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
312         if (f > rg->from)
313                 f = rg->from;
314
315         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
316         nrg = rg;
317         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
318                 if (&rg->link == head)
319                         break;
320                 if (rg->from > t)
321                         break;
322
323                 /* If this area reaches higher then extend our area to
324                  * include it completely.  If this is not the first area
325                  * which we intend to reuse, free it. */
326                 if (rg->to > t)
327                         t = rg->to;
328                 if (rg != nrg) {
329                         /* Decrement return value by the deleted range.
330                          * Another range will span this area so that by
331                          * end of routine add will be >= zero
332                          */
333                         add -= (rg->to - rg->from);
334                         list_del(&rg->link);
335                         kfree(rg);
336                 }
337         }
338
339         add += (nrg->from - f);         /* Added to beginning of region */
340         nrg->from = f;
341         add += t - nrg->to;             /* Added to end of region */
342         nrg->to = t;
343
344 out_locked:
345         resv->adds_in_progress--;
346         spin_unlock(&resv->lock);
347         VM_BUG_ON(add < 0);
348         return add;
349 }
350
351 /*
352  * Examine the existing reserve map and determine how many
353  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
354  * represented.  This routine is called before a subsequent
355  * call to region_add that will actually modify the reserve
356  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
357  * not change the number of huge pages represented by the
358  * map.  However, if the existing regions in the map can not
359  * be expanded to represent the new range, a new file_region
360  * structure is added to the map as a placeholder.  This is
361  * so that the subsequent region_add call will have all the
362  * regions it needs and will not fail.
363  *
364  * Upon entry, region_chg will also examine the cache of region descriptors
365  * associated with the map.  If there are not enough descriptors cached, one
366  * will be allocated for the in progress add operation.
367  *
368  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
369  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
370  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
371  * is needed and can not be allocated.
372  */
373 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
374 {
375         struct list_head *head = &resv->regions;
376         struct file_region *rg, *nrg = NULL;
377         long chg = 0;
378
379 retry:
380         spin_lock(&resv->lock);
381 retry_locked:
382         resv->adds_in_progress++;
383
384         /*
385          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
386          * the number of in progress add operations.
387          */
388         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
389                 struct file_region *trg;
390
391                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
392                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
393                 resv->adds_in_progress--;
394                 spin_unlock(&resv->lock);
395
396                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
397                 if (!trg) {
398                         kfree(nrg);
399                         return -ENOMEM;
400                 }
401
402                 spin_lock(&resv->lock);
403                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
404                 resv->region_cache_count++;
405                 goto retry_locked;
406         }
407
408         /* Locate the region we are before or in. */
409         list_for_each_entry(rg, head, link)
410                 if (f <= rg->to)
411                         break;
412
413         /* If we are below the current region then a new region is required.
414          * Subtle, allocate a new region at the position but make it zero
415          * size such that we can guarantee to record the reservation. */
416         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
417                 if (!nrg) {
418                         resv->adds_in_progress--;
419                         spin_unlock(&resv->lock);
420                         nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
421                         if (!nrg)
422                                 return -ENOMEM;
423
424                         nrg->from = f;
425                         nrg->to   = f;
426                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
427                         goto retry;
428                 }
429
430                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
431                 chg = t - f;
432                 goto out_nrg;
433         }
434
435         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
436         if (f > rg->from)
437                 f = rg->from;
438         chg = t - f;
439
440         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
441         list_for_each_entry(rg, rg->link.prev, link) {
442                 if (&rg->link == head)
443                         break;
444                 if (rg->from > t)
445                         goto out;
446
447                 /* We overlap with this area, if it extends further than
448                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
449                  * existing reservation. */
450                 if (rg->to > t) {
451                         chg += rg->to - t;
452                         t = rg->to;
453                 }
454                 chg -= rg->to - rg->from;
455         }
456
457 out:
458         spin_unlock(&resv->lock);
459         /*  We already know we raced and no longer need the new region */
460         kfree(nrg);
461         return chg;
462 out_nrg:
463         spin_unlock(&resv->lock);
464         return chg;
465 }
466
467 /*
468  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
469  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
470  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
471  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
472  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
473  *
474  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
475  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
476  * arguments will match the associated region_chg call.
477  */
478 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
479 {
480         spin_lock(&resv->lock);
481         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
482         resv->adds_in_progress--;
483         spin_unlock(&resv->lock);
484 }
485
486 /*
487  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
488  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
489  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
490  * and either trim, delete or split the existing regions.
491  *
492  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
493  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
494  * case where a region must be split, a new region descriptor must
495  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
496  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
497  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
498  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
499  */
500 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
501 {
502         struct list_head *head = &resv->regions;
503         struct file_region *rg, *trg;
504         struct file_region *nrg = NULL;
505         long del = 0;
506
507 retry:
508         spin_lock(&resv->lock);
509         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
510                 /*
511                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
512                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
513                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
514                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
515                  * at the beginning of the range to be deleted.
516                  */
517                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
518                         continue;
519
520                 if (rg->from >= t)
521                         break;
522
523                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
524                         /*
525                          * Check for an entry in the cache before dropping
526                          * lock and attempting allocation.
527                          */
528                         if (!nrg &&
529                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
530                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
531                                                         struct file_region,
532                                                         link);
533                                 list_del(&nrg->link);
534                                 resv->region_cache_count--;
535                         }
536
537                         if (!nrg) {
538                                 spin_unlock(&resv->lock);
539                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
540                                 if (!nrg)
541                                         return -ENOMEM;
542                                 goto retry;
543                         }
544
545                         del += t - f;
546
547                         /* New entry for end of split region */
548                         nrg->from = t;
549                         nrg->to = rg->to;
550                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
551
552                         /* Original entry is trimmed */
553                         rg->to = f;
554
555                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
556                         nrg = NULL;
557                         break;
558                 }
559
560                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
561                         del += rg->to - rg->from;
562                         list_del(&rg->link);
563                         kfree(rg);
564                         continue;
565                 }
566
567                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
568                         del += t - rg->from;
569                         rg->from = t;
570                 } else {                /* Trim end of region */
571                         del += rg->to - f;
572                         rg->to = f;
573                 }
574         }
575
576         spin_unlock(&resv->lock);
577         kfree(nrg);
578         return del;
579 }
580
581 /*
582  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
583  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
584  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
585  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
586  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
587  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
588  * counts.
589  */
590 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode)
591 {
592         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
593         long rsv_adjust;
594         bool reserved = false;
595
596         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
597         if (rsv_adjust > 0) {
598                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
599
600                 if (!hugetlb_acct_memory(h, 1))
601                         reserved = true;
602         } else if (!rsv_adjust) {
603                 reserved = true;
604         }
605
606         if (!reserved)
607                 pr_warn("hugetlb: Huge Page Reserved count may go negative.\n");
608 }
609
610 /*
611  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
612  * that intersect with the range [f, t).
613  */
614 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
615 {
616         struct list_head *head = &resv->regions;
617         struct file_region *rg;
618         long chg = 0;
619
620         spin_lock(&resv->lock);
621         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
622         list_for_each_entry(rg, head, link) {
623                 long seg_from;
624                 long seg_to;
625
626                 if (rg->to <= f)
627                         continue;
628                 if (rg->from >= t)
629                         break;
630
631                 seg_from = max(rg->from, f);
632                 seg_to = min(rg->to, t);
633
634                 chg += seg_to - seg_from;
635         }
636         spin_unlock(&resv->lock);
637
638         return chg;
639 }
640
641 /*
642  * Convert the address within this vma to the page offset within
643  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
644  */
645 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
646                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
647 {
648         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
649                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
650 }
651
652 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
653                                      unsigned long address)
654 {
655         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
656 }
657 EXPORT_SYMBOL_GPL(linear_hugepage_index);
658
659 /*
660  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
661  * cases this will be same size as used by the page table entries.
662  */
663 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
664 {
665         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pagesize)
666                 return vma->vm_ops->pagesize(vma);
667         return PAGE_SIZE;
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 'strong'
675  * version of this symbol is required.
676  */
677 __weak unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
678 {
679         return vma_kernel_pagesize(vma);
680 }
681
682 /*
683  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
684  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
685  * alignment.
686  */
687 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
688 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
689 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
690
691 /*
692  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
693  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
694  * is guaranteed to have their future faults succeed.
695  *
696  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
697  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
698  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
699  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
700  *
701  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
702  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
703  * with the underlying file, this region map represents the backing file
704  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
705  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
706  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
707  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
708  * reservation ie. where pages have been instantiated.
709  */
710 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
711 {
712         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
713 }
714
715 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
716                                                         unsigned long value)
717 {
718         vma->vm_private_data = (void *)value;
719 }
720
721 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
722 {
723         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
724         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
725
726         if (!resv_map || !rg) {
727                 kfree(resv_map);
728                 kfree(rg);
729                 return NULL;
730         }
731
732         kref_init(&resv_map->refs);
733         spin_lock_init(&resv_map->lock);
734         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
735
736         resv_map->adds_in_progress = 0;
737
738         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
739         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
740         resv_map->region_cache_count = 1;
741
742         return resv_map;
743 }
744
745 void resv_map_release(struct kref *ref)
746 {
747         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
748         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
749         struct file_region *rg, *trg;
750
751         /* Clear out any active regions before we release the map. */
752         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
753
754         /* ... and any entries left in the cache */
755         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
756                 list_del(&rg->link);
757                 kfree(rg);
758         }
759
760         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
761
762         kfree(resv_map);
763 }
764
765 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
766 {
767         /*
768          * At inode evict time, i_mapping may not point to the original
769          * address space within the inode.  This original address space
770          * contains the pointer to the resv_map.  So, always use the
771          * address space embedded within the inode.
772          * The VERY common case is inode->mapping == &inode->i_data but,
773          * this may not be true for device special inodes.
774          */
775         return (struct resv_map *)(&inode->i_data)->private_data;
776 }
777
778 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
779 {
780         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
781         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
782                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
783                 struct inode *inode = mapping->host;
784
785                 return inode_resv_map(inode);
786
787         } else {
788                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
789                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
790         }
791 }
792
793 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
794 {
795         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
796         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
797
798         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
799                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
800 }
801
802 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
803 {
804         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
805         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
806
807         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
808 }
809
810 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
811 {
812         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
813
814         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
815 }
816
817 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
818 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
819 {
820         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
821         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
822                 vma->vm_private_data = (void *)0;
823 }
824
825 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
826 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
827 {
828         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
829                 /*
830                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
831                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
832                  * reserve count remains after releasing inode, because this
833                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
834                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
835                  * don't have any other solution to deal with this situation
836                  * properly, so add work-around here.
837                  */
838                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
839                         return true;
840                 else
841                         return false;
842         }
843
844         /* Shared mappings always use reserves */
845         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
846                 /*
847                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
848                  * be a region map for all pages.  The only situation where
849                  * there is no region map is if a hole was punched via
850                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
851                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
852                  */
853                 if (chg)
854                         return false;
855                 else
856                         return true;
857         }
858
859         /*
860          * Only the process that called mmap() has reserves for
861          * private mappings.
862          */
863         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER)) {
864                 /*
865                  * Like the shared case above, a hole punch or truncate
866                  * could have been performed on the private mapping.
867                  * Examine the value of chg to determine if reserves
868                  * actually exist or were previously consumed.
869                  * Very Subtle - The value of chg comes from a previous
870                  * call to vma_needs_reserves().  The reserve map for
871                  * private mappings has different (opposite) semantics
872                  * than that of shared mappings.  vma_needs_reserves()
873                  * has already taken this difference in semantics into
874                  * account.  Therefore, the meaning of chg is the same
875                  * as in the shared case above.  Code could easily be
876                  * combined, but keeping it separate draws attention to
877                  * subtle differences.
878                  */
879                 if (chg)
880                         return false;
881                 else
882                         return true;
883         }
884
885         return false;
886 }
887
888 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
889 {
890         int nid = page_to_nid(page);
891         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
892         h->free_huge_pages++;
893         h->free_huge_pages_node[nid]++;
894         SetPageHugeFreed(page);
895 }
896
897 static struct page *dequeue_huge_page_node_exact(struct hstate *h, int nid)
898 {
899         struct page *page;
900
901         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
902                 if (!PageHWPoison(page))
903                         break;
904         /*
905          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
906          * the allocation fails.
907          */
908         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
909                 return NULL;
910         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
911         set_page_refcounted(page);
912         ClearPageHugeFreed(page);
913         h->free_huge_pages--;
914         h->free_huge_pages_node[nid]--;
915         return page;
916 }
917
918 static struct page *dequeue_huge_page_nodemask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask, int nid,
919                 nodemask_t *nmask)
920 {
921         unsigned int cpuset_mems_cookie;
922         struct zonelist *zonelist;
923         struct zone *zone;
924         struct zoneref *z;
925         int node = NUMA_NO_NODE;
926
927         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
928
929 retry_cpuset:
930         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
931         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nmask) {
932                 struct page *page;
933
934                 if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
935                         continue;
936                 /*
937                  * no need to ask again on the same node. Pool is node rather than
938                  * zone aware
939                  */
940                 if (zone_to_nid(zone) == node)
941                         continue;
942                 node = zone_to_nid(zone);
943
944                 page = dequeue_huge_page_node_exact(h, node);
945                 if (page)
946                         return page;
947         }
948         if (unlikely(read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
949                 goto retry_cpuset;
950
951         return NULL;
952 }
953
954 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
955 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
956 {
957         if (hugepage_movable_supported(h))
958                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
959         else
960                 return GFP_HIGHUSER;
961 }
962
963 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
964                                 struct vm_area_struct *vma,
965                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
966                                 long chg)
967 {
968         struct page *page;
969         struct mempolicy *mpol;
970         gfp_t gfp_mask;
971         nodemask_t *nodemask;
972         int nid;
973
974         /*
975          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
976          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
977          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
978          */
979         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
980                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
981                 goto err;
982
983         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
984         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
985                 goto err;
986
987         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
988         nid = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
989         page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, nodemask);
990         if (page && !avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, chg)) {
991                 SetPagePrivate(page);
992                 h->resv_huge_pages--;
993         }
994
995         mpol_cond_put(mpol);
996         return page;
997
998 err:
999         return NULL;
1000 }
1001
1002 /*
1003  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
1004  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
1005  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
1006  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
1007  * node for alloc or free.
1008  */
1009 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
1010 {
1011         nid = next_node_in(nid, *nodes_allowed);
1012         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
1013
1014         return nid;
1015 }
1016
1017 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
1018 {
1019         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
1020                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1021         return nid;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
1026  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
1027  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
1028  * mask.
1029  */
1030 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
1031                                         nodemask_t *nodes_allowed)
1032 {
1033         int nid;
1034
1035         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1036
1037         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
1038         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1039
1040         return nid;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
1045  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
1046  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
1047  * that the next attempt to free addresses the next node.
1048  */
1049 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1050 {
1051         int nid;
1052
1053         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1054
1055         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
1056         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1057
1058         return nid;
1059 }
1060
1061 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
1062         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1063                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1064                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
1065                 nr_nodes--)
1066
1067 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
1068         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1069                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1070                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1071                 nr_nodes--)
1072
1073 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE
1074 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1075                                         unsigned int order)
1076 {
1077         int i;
1078         int nr_pages = 1 << order;
1079         struct page *p = page + 1;
1080
1081         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1082         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1083                 clear_compound_head(p);
1084                 set_page_refcounted(p);
1085         }
1086
1087         set_compound_order(page, 0);
1088         __ClearPageHead(page);
1089 }
1090
1091 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1092 {
1093         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1094 }
1095
1096 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
1097 static int __alloc_gigantic_page(unsigned long start_pfn,
1098                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
1099 {
1100         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1101         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
1102                                   gfp_mask);
1103 }
1104
1105 static bool pfn_range_valid_gigantic(struct zone *z,
1106                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1107 {
1108         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1109         struct page *page;
1110
1111         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
1112                 page = pfn_to_online_page(i);
1113                 if (!page)
1114                         return false;
1115
1116                 if (page_zone(page) != z)
1117                         return false;
1118
1119                 if (PageReserved(page))
1120                         return false;
1121
1122                 if (page_count(page) > 0)
1123                         return false;
1124
1125                 if (PageHuge(page))
1126                         return false;
1127         }
1128
1129         return true;
1130 }
1131
1132 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
1133                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1134 {
1135         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
1136         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
1137 }
1138
1139 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1140                 int nid, nodemask_t *nodemask)
1141 {
1142         unsigned int order = huge_page_order(h);
1143         unsigned long nr_pages = 1 << order;
1144         unsigned long ret, pfn, flags;
1145         struct zonelist *zonelist;
1146         struct zone *zone;
1147         struct zoneref *z;
1148
1149         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
1150         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
1151                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1152
1153                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
1154                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
1155                         if (pfn_range_valid_gigantic(zone, pfn, nr_pages)) {
1156                                 /*
1157                                  * We release the zone lock here because
1158                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
1159                                  * at some point. If there's an allocation
1160                                  * spinning on this lock, it may win the race
1161                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
1162                                  */
1163                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1164                                 ret = __alloc_gigantic_page(pfn, nr_pages, gfp_mask);
1165                                 if (!ret)
1166                                         return pfn_to_page(pfn);
1167                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1168                         }
1169                         pfn += nr_pages;
1170                 }
1171
1172                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1173         }
1174
1175         return NULL;
1176 }
1177
1178 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1179 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1180 #else /* !CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1181 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1182                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1183 {
1184         return NULL;
1185 }
1186 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1187
1188 #else /* !CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE */
1189 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1190                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1191 {
1192         return NULL;
1193 }
1194 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1195 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1196                                                 unsigned int order) { }
1197 #endif
1198
1199 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1200 {
1201         int i;
1202         struct page *subpage = page;
1203
1204         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
1205                 return;
1206
1207         h->nr_huge_pages--;
1208         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1209         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h);
1210              i++, subpage = mem_map_next(subpage, page, i)) {
1211                 subpage->flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1212                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1213                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1214                                 1 << PG_writeback);
1215         }
1216         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1217         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1218         set_page_refcounted(page);
1219         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1220                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1221                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1222         } else {
1223                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1224         }
1225 }
1226
1227 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1228 {
1229         struct hstate *h;
1230
1231         for_each_hstate(h) {
1232                 if (huge_page_size(h) == size)
1233                         return h;
1234         }
1235         return NULL;
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1240  * to hstate->hugepage_activelist.)
1241  *
1242  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1243  */
1244 bool page_huge_active(struct page *page)
1245 {
1246         return PageHeadHuge(page) && PagePrivate(&page[1]);
1247 }
1248
1249 /* never called for tail page */
1250 void set_page_huge_active(struct page *page)
1251 {
1252         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1253         SetPagePrivate(&page[1]);
1254 }
1255
1256 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1257 {
1258         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1259         ClearPagePrivate(&page[1]);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Internal hugetlb specific page flag. Do not use outside of the hugetlb
1264  * code
1265  */
1266 static inline bool PageHugeTemporary(struct page *page)
1267 {
1268         if (!PageHuge(page))
1269                 return false;
1270
1271         return (unsigned long)page[2].mapping == -1U;
1272 }
1273
1274 static inline void SetPageHugeTemporary(struct page *page)
1275 {
1276         page[2].mapping = (void *)-1U;
1277 }
1278
1279 static inline void ClearPageHugeTemporary(struct page *page)
1280 {
1281         page[2].mapping = NULL;
1282 }
1283
1284 static void __free_huge_page(struct page *page)
1285 {
1286         /*
1287          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1288          * compound page destructor.
1289          */
1290         struct hstate *h = page_hstate(page);
1291         int nid = page_to_nid(page);
1292         struct hugepage_subpool *spool =
1293                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1294         bool restore_reserve;
1295
1296         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1297         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1298
1299         set_page_private(page, 0);
1300         page->mapping = NULL;
1301         restore_reserve = PagePrivate(page);
1302         ClearPagePrivate(page);
1303
1304         /*
1305          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1306          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1307          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1308          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1309          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1310          * remove the reserved page from the subpool.
1311          */
1312         if (!restore_reserve) {
1313                 /*
1314                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1315                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1316                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1317                  * operation.
1318                  */
1319                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1320                         restore_reserve = true;
1321         }
1322
1323         spin_lock(&hugetlb_lock);
1324         clear_page_huge_active(page);
1325         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1326                                      pages_per_huge_page(h), page);
1327         if (restore_reserve)
1328                 h->resv_huge_pages++;
1329
1330         if (PageHugeTemporary(page)) {
1331                 list_del(&page->lru);
1332                 ClearPageHugeTemporary(page);
1333                 update_and_free_page(h, page);
1334         } else if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1335                 /* remove the page from active list */
1336                 list_del(&page->lru);
1337                 update_and_free_page(h, page);
1338                 h->surplus_huge_pages--;
1339                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1340         } else {
1341                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1342                 enqueue_huge_page(h, page);
1343         }
1344         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1345 }
1346
1347 /*
1348  * As free_huge_page() can be called from a non-task context, we have
1349  * to defer the actual freeing in a workqueue to prevent potential
1350  * hugetlb_lock deadlock.
1351  *
1352  * free_hpage_workfn() locklessly retrieves the linked list of pages to
1353  * be freed and frees them one-by-one. As the page->mapping pointer is
1354  * going to be cleared in __free_huge_page() anyway, it is reused as the
1355  * llist_node structure of a lockless linked list of huge pages to be freed.
1356  */
1357 static LLIST_HEAD(hpage_freelist);
1358
1359 static void free_hpage_workfn(struct work_struct *work)
1360 {
1361         struct llist_node *node;
1362         struct page *page;
1363
1364         node = llist_del_all(&hpage_freelist);
1365
1366         while (node) {
1367                 page = container_of((struct address_space **)node,
1368                                      struct page, mapping);
1369                 node = node->next;
1370                 __free_huge_page(page);
1371         }
1372 }
1373 static DECLARE_WORK(free_hpage_work, free_hpage_workfn);
1374
1375 void free_huge_page(struct page *page)
1376 {
1377         /*
1378          * Defer freeing if in non-task context to avoid hugetlb_lock deadlock.
1379          */
1380         if (!in_task()) {
1381                 /*
1382                  * Only call schedule_work() if hpage_freelist is previously
1383                  * empty. Otherwise, schedule_work() had been called but the
1384                  * workfn hasn't retrieved the list yet.
1385                  */
1386                 if (llist_add((struct llist_node *)&page->mapping,
1387                               &hpage_freelist))
1388                         schedule_work(&free_hpage_work);
1389                 return;
1390         }
1391
1392         __free_huge_page(page);
1393 }
1394
1395 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1396 {
1397         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1398         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1399         spin_lock(&hugetlb_lock);
1400         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1401         h->nr_huge_pages++;
1402         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1403         ClearPageHugeFreed(page);
1404         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1405 }
1406
1407 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1408 {
1409         int i;
1410         int nr_pages = 1 << order;
1411         struct page *p = page + 1;
1412
1413         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1414         set_compound_order(page, order);
1415         __ClearPageReserved(page);
1416         __SetPageHead(page);
1417         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1418                 /*
1419                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1420                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1421                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1422                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1423                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1424                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1425                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1426                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1427                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1428                  * after get_user_pages().
1429                  */
1430                 __ClearPageReserved(p);
1431                 set_page_count(p, 0);
1432                 set_compound_head(p, page);
1433         }
1434         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1439  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1440  * details.
1441  */
1442 int PageHuge(struct page *page)
1443 {
1444         if (!PageCompound(page))
1445                 return 0;
1446
1447         page = compound_head(page);
1448         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1449 }
1450 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1451
1452 /*
1453  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1454  * normal or transparent huge pages.
1455  */
1456 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1457 {
1458         if (!PageHead(page_head))
1459                 return 0;
1460
1461         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1462 }
1463
1464 pgoff_t hugetlb_basepage_index(struct page *page)
1465 {
1466         struct page *page_head = compound_head(page);
1467         pgoff_t index = page_index(page_head);
1468         unsigned long compound_idx;
1469
1470         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1471                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1472         else
1473                 compound_idx = page - page_head;
1474
1475         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1476 }
1477
1478 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1479                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1480                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1481 {
1482         int order = huge_page_order(h);
1483         struct page *page;
1484         bool alloc_try_hard = true;
1485
1486         /*
1487          * By default we always try hard to allocate the page with
1488          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1489          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1490          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1491          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1492          */
1493         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1494                 alloc_try_hard = false;
1495         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1496         if (alloc_try_hard)
1497                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1498         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1499                 nid = numa_mem_id();
1500         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1501         if (page)
1502                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1503         else
1504                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1505
1506         /*
1507          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1508          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1509          * normal 'try hard' allocations.
1510          */
1511         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1512                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1513
1514         /*
1515          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1516          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1517          * overall state change.
1518          */
1519         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1520                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1521
1522         return page;
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1527  * should use this function to get new hugetlb pages
1528  */
1529 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1530                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1531                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1532 {
1533         struct page *page;
1534
1535         if (hstate_is_gigantic(h))
1536                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1537         else
1538                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1539                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1540         if (!page)
1541                 return NULL;
1542
1543         if (hstate_is_gigantic(h))
1544                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1545         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1546
1547         return page;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1552  * manner.
1553  */
1554 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1555                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1556 {
1557         struct page *page;
1558         int nr_nodes, node;
1559         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1560
1561         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1562                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1563                                                 node_alloc_noretry);
1564                 if (page)
1565                         break;
1566         }
1567
1568         if (!page)
1569                 return 0;
1570
1571         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1572
1573         return 1;
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Free huge page from pool from next node to free.
1578  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1579  * balanced over allowed nodes.
1580  * Called with hugetlb_lock locked.
1581  */
1582 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1583                                                          bool acct_surplus)
1584 {
1585         int nr_nodes, node;
1586         int ret = 0;
1587
1588         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1589                 /*
1590                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1591                  * nodes with surplus pages.
1592                  */
1593                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1594                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1595                         struct page *page =
1596                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1597                                           struct page, lru);
1598                         list_del(&page->lru);
1599                         h->free_huge_pages--;
1600                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1601                         if (acct_surplus) {
1602                                 h->surplus_huge_pages--;
1603                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1604                         }
1605                         update_and_free_page(h, page);
1606                         ret = 1;
1607                         break;
1608                 }
1609         }
1610
1611         return ret;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1616  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1617  * This function returns values like below:
1618  *
1619  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1620  *          (allocated or reserved.)
1621  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1622  *          hugepage (considered as already dissolved)
1623  */
1624 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1625 {
1626         int rc = -EBUSY;
1627
1628 retry:
1629         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1630         if (!PageHuge(page))
1631                 return 0;
1632
1633         spin_lock(&hugetlb_lock);
1634         if (!PageHuge(page)) {
1635                 rc = 0;
1636                 goto out;
1637         }
1638
1639         if (!page_count(page)) {
1640                 struct page *head = compound_head(page);
1641                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1642                 int nid = page_to_nid(head);
1643                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1644                         goto out;
1645
1646                 /*
1647                  * We should make sure that the page is already on the free list
1648                  * when it is dissolved.
1649                  */
1650                 if (unlikely(!PageHugeFreed(head))) {
1651                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1652                         cond_resched();
1653
1654                         /*
1655                          * Theoretically, we should return -EBUSY when we
1656                          * encounter this race. In fact, we have a chance
1657                          * to successfully dissolve the page if we do a
1658                          * retry. Because the race window is quite small.
1659                          * If we seize this opportunity, it is an optimization
1660                          * for increasing the success rate of dissolving page.
1661                          */
1662                         goto retry;
1663                 }
1664
1665                 /*
1666                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1667                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1668                  */
1669                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1670                         SetPageHWPoison(page);
1671                         ClearPageHWPoison(head);
1672                 }
1673                 list_del(&head->lru);
1674                 h->free_huge_pages--;
1675                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1676                 h->max_huge_pages--;
1677                 update_and_free_page(h, head);
1678                 rc = 0;
1679         }
1680 out:
1681         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1682         return rc;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1687  * make specified memory blocks removable from the system.
1688  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1689  * part of it lies within the given range.
1690  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1691  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1692  */
1693 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1694 {
1695         unsigned long pfn;
1696         struct page *page;
1697         int rc = 0;
1698
1699         if (!hugepages_supported())
1700                 return rc;
1701
1702         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1703                 page = pfn_to_page(pfn);
1704                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1705                 if (rc)
1706                         break;
1707         }
1708
1709         return rc;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1714  */
1715 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1716                 int nid, nodemask_t *nmask)
1717 {
1718         struct page *page = NULL;
1719
1720         if (hstate_is_gigantic(h))
1721                 return NULL;
1722
1723         spin_lock(&hugetlb_lock);
1724         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1725                 goto out_unlock;
1726         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1727
1728         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1729         if (!page)
1730                 return NULL;
1731
1732         spin_lock(&hugetlb_lock);
1733         /*
1734          * We could have raced with the pool size change.
1735          * Double check that and simply deallocate the new page
1736          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1737          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1738          * codeflow
1739          */
1740         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1741                 SetPageHugeTemporary(page);
1742                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1743                 put_page(page);
1744                 return NULL;
1745         } else {
1746                 h->surplus_huge_pages++;
1747                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1748         }
1749
1750 out_unlock:
1751         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1752
1753         return page;
1754 }
1755
1756 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1757                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1758 {
1759         struct page *page;
1760
1761         if (hstate_is_gigantic(h))
1762                 return NULL;
1763
1764         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1765         if (!page)
1766                 return NULL;
1767
1768         /*
1769          * We do not account these pages as surplus because they are only
1770          * temporary and will be released properly on the last reference
1771          */
1772         SetPageHugeTemporary(page);
1773
1774         return page;
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1779  */
1780 static
1781 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1782                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1783 {
1784         struct page *page;
1785         struct mempolicy *mpol;
1786         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1787         int nid;
1788         nodemask_t *nodemask;
1789
1790         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1791         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1792         mpol_cond_put(mpol);
1793
1794         return page;
1795 }
1796
1797 /* page migration callback function */
1798 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1799 {
1800         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1801         struct page *page = NULL;
1802
1803         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1804                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1805
1806         spin_lock(&hugetlb_lock);
1807         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1808                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1809         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1810
1811         if (!page)
1812                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1813
1814         return page;
1815 }
1816
1817 /* page migration callback function */
1818 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1819                 nodemask_t *nmask)
1820 {
1821         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1822
1823         spin_lock(&hugetlb_lock);
1824         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1825                 struct page *page;
1826
1827                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1828                 if (page) {
1829                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1830                         return page;
1831                 }
1832         }
1833         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1834
1835         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1836 }
1837
1838 /* mempolicy aware migration callback */
1839 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1840                 unsigned long address)
1841 {
1842         struct mempolicy *mpol;
1843         nodemask_t *nodemask;
1844         struct page *page;
1845         gfp_t gfp_mask;
1846         int node;
1847
1848         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1849         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1850         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1851         mpol_cond_put(mpol);
1852
1853         return page;
1854 }
1855
1856 /*
1857  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1858  * of size 'delta'.
1859  */
1860 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1861 {
1862         struct list_head surplus_list;
1863         struct page *page, *tmp;
1864         int ret, i;
1865         int needed, allocated;
1866         bool alloc_ok = true;
1867
1868         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1869         if (needed <= 0) {
1870                 h->resv_huge_pages += delta;
1871                 return 0;
1872         }
1873
1874         allocated = 0;
1875         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1876
1877         ret = -ENOMEM;
1878 retry:
1879         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1880         for (i = 0; i < needed; i++) {
1881                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1882                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1883                 if (!page) {
1884                         alloc_ok = false;
1885                         break;
1886                 }
1887                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1888                 cond_resched();
1889         }
1890         allocated += i;
1891
1892         /*
1893          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1894          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1895          */
1896         spin_lock(&hugetlb_lock);
1897         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1898                         (h->free_huge_pages + allocated);
1899         if (needed > 0) {
1900                 if (alloc_ok)
1901                         goto retry;
1902                 /*
1903                  * We were not able to allocate enough pages to
1904                  * satisfy the entire reservation so we free what
1905                  * we've allocated so far.
1906                  */
1907                 goto free;
1908         }
1909         /*
1910          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1911          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1912          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1913          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1914          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1915          * before they are reserved.
1916          */
1917         needed += allocated;
1918         h->resv_huge_pages += delta;
1919         ret = 0;
1920
1921         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1922         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1923                 if ((--needed) < 0)
1924                         break;
1925                 /*
1926                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1927                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1928                  */
1929                 put_page_testzero(page);
1930                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1931                 enqueue_huge_page(h, page);
1932         }
1933 free:
1934         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1935
1936         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1937         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1938                 put_page(page);
1939         spin_lock(&hugetlb_lock);
1940
1941         return ret;
1942 }
1943
1944 /*
1945  * This routine has two main purposes:
1946  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1947  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1948  *    to the associated reservation map.
1949  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1950  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1951  *
1952  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1953  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1954  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1955  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1956  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1957  */
1958 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1959                                         unsigned long unused_resv_pages)
1960 {
1961         unsigned long nr_pages;
1962
1963         /* Cannot return gigantic pages currently */
1964         if (hstate_is_gigantic(h))
1965                 goto out;
1966
1967         /*
1968          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1969          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1970          */
1971         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1972
1973         /*
1974          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1975          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1976          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1977          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1978          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1979          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1980          *
1981          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1982          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1983          * to cover subsequent pages we may free.
1984          */
1985         while (nr_pages--) {
1986                 h->resv_huge_pages--;
1987                 unused_resv_pages--;
1988                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1989                         goto out;
1990                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1991         }
1992
1993 out:
1994         /* Fully uncommit the reservation */
1995         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1996 }
1997
1998
1999 /*
2000  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
2001  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
2002  *
2003  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
2004  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
2005  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
2006  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
2007  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
2008  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
2009  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
2010  * is called in such cases.
2011  *
2012  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
2013  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
2014  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
2015  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
2016  * take appropriate action.
2017  *
2018  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
2019  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
2020  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
2021  * reservation exists.
2022  */
2023 enum vma_resv_mode {
2024         VMA_NEEDS_RESV,
2025         VMA_COMMIT_RESV,
2026         VMA_END_RESV,
2027         VMA_ADD_RESV,
2028 };
2029 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
2030                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2031                                 enum vma_resv_mode mode)
2032 {
2033         struct resv_map *resv;
2034         pgoff_t idx;
2035         long ret;
2036
2037         resv = vma_resv_map(vma);
2038         if (!resv)
2039                 return 1;
2040
2041         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
2042         switch (mode) {
2043         case VMA_NEEDS_RESV:
2044                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
2045                 break;
2046         case VMA_COMMIT_RESV:
2047                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
2048                 break;
2049         case VMA_END_RESV:
2050                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
2051                 ret = 0;
2052                 break;
2053         case VMA_ADD_RESV:
2054                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
2055                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
2056                 else {
2057                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
2058                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
2059                 }
2060                 break;
2061         default:
2062                 BUG();
2063         }
2064
2065         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
2066                 return ret;
2067         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
2068                 /*
2069                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
2070                  * However, a file associated with mapping could have been
2071                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
2072                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
2073                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
2074                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
2075                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
2076                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
2077                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
2078                  * return value of this routine is the opposite of the
2079                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
2080                  */
2081                 if (ret)
2082                         return 0;
2083                 else
2084                         return 1;
2085         }
2086         else
2087                 return ret < 0 ? ret : 0;
2088 }
2089
2090 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
2091                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2092 {
2093         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
2094 }
2095
2096 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
2097                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2098 {
2099         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
2100 }
2101
2102 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
2103                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2104 {
2105         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
2106 }
2107
2108 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
2109                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2110 {
2111         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
2112 }
2113
2114 /*
2115  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
2116  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
2117  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
2118  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
2119  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
2120  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
2121  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
2122  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
2123  * to be made by free_huge_page.
2124  */
2125 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
2126                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2127                         struct page *page)
2128 {
2129         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
2130                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
2131
2132                 if (unlikely(rc < 0)) {
2133                         /*
2134                          * Rare out of memory condition in reserve map
2135                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
2136                          * global reserve count will not be incremented
2137                          * by free_huge_page.  This will make it appear
2138                          * as though the reservation for this page was
2139                          * consumed.  This may prevent the task from
2140                          * faulting in the page at a later time.  This
2141                          * is better than inconsistent global huge page
2142                          * accounting of reserve counts.
2143                          */
2144                         ClearPagePrivate(page);
2145                 } else if (rc) {
2146                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
2147                         if (unlikely(rc < 0))
2148                                 /*
2149                                  * See above comment about rare out of
2150                                  * memory condition.
2151                                  */
2152                                 ClearPagePrivate(page);
2153                 } else
2154                         vma_end_reservation(h, vma, address);
2155         }
2156 }
2157
2158 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2159                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2160 {
2161         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2162         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2163         struct page *page;
2164         long map_chg, map_commit;
2165         long gbl_chg;
2166         int ret, idx;
2167         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2168
2169         idx = hstate_index(h);
2170         /*
2171          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2172          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2173          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2174          */
2175         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2176         if (map_chg < 0)
2177                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2178
2179         /*
2180          * Processes that did not create the mapping will have no
2181          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2182          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2183          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2184          * checked against any subpool limit.
2185          */
2186         if (map_chg || avoid_reserve) {
2187                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2188                 if (gbl_chg < 0) {
2189                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2190                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2191                 }
2192
2193                 /*
2194                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2195                  * map, there could be reservations associated with the
2196                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2197                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2198                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2199                  * the subpool reservations.
2200                  */
2201                 if (avoid_reserve)
2202                         gbl_chg = 1;
2203         }
2204
2205         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2206         if (ret)
2207                 goto out_subpool_put;
2208
2209         spin_lock(&hugetlb_lock);
2210         /*
2211          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2212          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2213          * a reservation exists for the allocation.
2214          */
2215         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2216         if (!page) {
2217                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2218                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2219                 if (!page)
2220                         goto out_uncharge_cgroup;
2221                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2222                         SetPagePrivate(page);
2223                         h->resv_huge_pages--;
2224                 }
2225                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2226                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2227                 /* Fall through */
2228         }
2229         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2230         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2231
2232         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2233
2234         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2235         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2236                 /*
2237                  * The page was added to the reservation map between
2238                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2239                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2240                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2241                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2242                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2243                  * no longer applies.
2244                  */
2245                 long rsv_adjust;
2246
2247                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2248                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2249         }
2250         return page;
2251
2252 out_uncharge_cgroup:
2253         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2254 out_subpool_put:
2255         if (map_chg || avoid_reserve)
2256                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2257         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2258         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2259 }
2260
2261 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2262         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2263 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2264 {
2265         struct huge_bootmem_page *m;
2266         int nr_nodes, node;
2267
2268         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2269                 void *addr;
2270
2271                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2272                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2273                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2274                 if (addr) {
2275                         /*
2276                          * Use the beginning of the huge page to store the
2277                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2278                          * puts them into the mem_map).
2279                          */
2280                         m = addr;
2281                         goto found;
2282                 }
2283         }
2284         return 0;
2285
2286 found:
2287         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2288         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2289         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2290         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2291         m->hstate = h;
2292         return 1;
2293 }
2294
2295 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2296                 unsigned int order)
2297 {
2298         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2299                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2300         else
2301                 prep_compound_page(page, order);
2302 }
2303
2304 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2305 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2306 {
2307         struct huge_bootmem_page *m;
2308
2309         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2310                 struct page *page = virt_to_page(m);
2311                 struct hstate *h = m->hstate;
2312
2313                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2314                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2315                 WARN_ON(PageReserved(page));
2316                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2317                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2318
2319                 /*
2320                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2321                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2322                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2323                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2324                  */
2325                 if (hstate_is_gigantic(h))
2326                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2327                 cond_resched();
2328         }
2329 }
2330
2331 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2332 {
2333         unsigned long i;
2334         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2335
2336         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2337                 /*
2338                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2339                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2340                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2341                  * time, we are likely in bigger trouble.
2342                  */
2343                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2344                                                 GFP_KERNEL);
2345         } else {
2346                 /* allocations done at boot time */
2347                 node_alloc_noretry = NULL;
2348         }
2349
2350         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2351         if (node_alloc_noretry)
2352                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2353
2354         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2355                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2356                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2357                                 break;
2358                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2359                                          &node_states[N_MEMORY],
2360                                          node_alloc_noretry))
2361                         break;
2362                 cond_resched();
2363         }
2364         if (i < h->max_huge_pages) {
2365                 char buf[32];
2366
2367                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2368                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2369                         h->max_huge_pages, buf, i);
2370                 h->max_huge_pages = i;
2371         }
2372
2373         kfree(node_alloc_noretry);
2374 }
2375
2376 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2377 {
2378         struct hstate *h;
2379
2380         for_each_hstate(h) {
2381                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2382                         minimum_order = huge_page_order(h);
2383
2384                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2385                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2386                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2387         }
2388         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2389 }
2390
2391 static void __init report_hugepages(void)
2392 {
2393         struct hstate *h;
2394
2395         for_each_hstate(h) {
2396                 char buf[32];
2397
2398                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2399                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2400                         buf, h->free_huge_pages);
2401         }
2402 }
2403
2404 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2405 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2406                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2407 {
2408         int i;
2409
2410         if (hstate_is_gigantic(h))
2411                 return;
2412
2413         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2414                 struct page *page, *next;
2415                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2416                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2417                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2418                                 return;
2419                         if (PageHighMem(page))
2420                                 continue;
2421                         list_del(&page->lru);
2422                         update_and_free_page(h, page);
2423                         h->free_huge_pages--;
2424                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2425                 }
2426         }
2427 }
2428 #else
2429 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2430                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2431 {
2432 }
2433 #endif
2434
2435 /*
2436  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2437  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2438  * Returns 1 if an adjustment was made.
2439  */
2440 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2441                                 int delta)
2442 {
2443         int nr_nodes, node;
2444
2445         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2446
2447         if (delta < 0) {
2448                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2449                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2450                                 goto found;
2451                 }
2452         } else {
2453                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2454                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2455                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2456                                 goto found;
2457                 }
2458         }
2459         return 0;
2460
2461 found:
2462         h->surplus_huge_pages += delta;
2463         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2464         return 1;
2465 }
2466
2467 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2468 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2469                               nodemask_t *nodes_allowed)
2470 {
2471         unsigned long min_count, ret;
2472         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2473
2474         /*
2475          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2476          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2477          * the requested huge pages.
2478          */
2479         if (node_alloc_noretry)
2480                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2481         else
2482                 return -ENOMEM;
2483
2484         spin_lock(&hugetlb_lock);
2485
2486         /*
2487          * Check for a node specific request.
2488          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2489          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2490          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2491          */
2492         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2493                 unsigned long old_count = count;
2494
2495                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2496                 /*
2497                  * User may have specified a large count value which caused the
2498                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2499                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2500                  * largest possible value to align with their intention.
2501                  */
2502                 if (count < old_count)
2503                         count = ULONG_MAX;
2504         }
2505
2506         /*
2507          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2508          * page range allocation.
2509          * If the system does not provide this feature, return an error when
2510          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2511          * boottime allocated gigantic pages.
2512          */
2513         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2514                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2515                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2516                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2517                         return -EINVAL;
2518                 }
2519                 /* Fall through to decrease pool */
2520         }
2521
2522         /*
2523          * Increase the pool size
2524          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2525          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2526          *
2527          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2528          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2529          * not critical, though, it just means the overall size of the
2530          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2531          * within all the constraints specified by the sysctls.
2532          */
2533         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2534                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2535                         break;
2536         }
2537
2538         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2539                 /*
2540                  * If this allocation races such that we no longer need the
2541                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2542                  * and reducing the surplus.
2543                  */
2544                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2545
2546                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2547                 cond_resched();
2548
2549                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2550                                                 node_alloc_noretry);
2551                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2552                 if (!ret)
2553                         goto out;
2554
2555                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2556                 if (signal_pending(current))
2557                         goto out;
2558         }
2559
2560         /*
2561          * Decrease the pool size
2562          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2563          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2564          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2565          * to the desired size as pages become free.
2566          *
2567          * By placing pages into the surplus state independent of the
2568          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2569          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2570          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2571          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2572          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2573          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2574          */
2575         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2576         min_count = max(count, min_count);
2577         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2578         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2579                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2580                         break;
2581                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2582         }
2583         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2584                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2585                         break;
2586         }
2587 out:
2588         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2589         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2590
2591         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2592
2593         return 0;
2594 }
2595
2596 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2597         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2598
2599 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2600         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2601                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2602
2603 static struct kobject *hugepages_kobj;
2604 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2605
2606 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2607
2608 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2609 {
2610         int i;
2611
2612         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2613                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2614                         if (nidp)
2615                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2616                         return &hstates[i];
2617                 }
2618
2619         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2620 }
2621
2622 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2623                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2624 {
2625         struct hstate *h;
2626         unsigned long nr_huge_pages;
2627         int nid;
2628
2629         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2630         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2631                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2632         else
2633                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2634
2635         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2636 }
2637
2638 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2639                                            struct hstate *h, int nid,
2640                                            unsigned long count, size_t len)
2641 {
2642         int err;
2643         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2644
2645         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2646                 return -EINVAL;
2647
2648         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2649                 /*
2650                  * global hstate attribute
2651                  */
2652                 if (!(obey_mempolicy &&
2653                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2654                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2655                 else
2656                         n_mask = &nodes_allowed;
2657         } else {
2658                 /*
2659                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2660                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2661                  */
2662                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2663                 n_mask = &nodes_allowed;
2664         }
2665
2666         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2667
2668         return err ? err : len;
2669 }
2670
2671 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2672                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2673                                          size_t len)
2674 {
2675         struct hstate *h;
2676         unsigned long count;
2677         int nid;
2678         int err;
2679
2680         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2681         if (err)
2682                 return err;
2683
2684         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2685         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2686 }
2687
2688 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2689                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2690 {
2691         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2692 }
2693
2694 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2695                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2696 {
2697         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2698 }
2699 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2700
2701 #ifdef CONFIG_NUMA
2702
2703 /*
2704  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2705  * huge page alloc/free.
2706  */
2707 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2708                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2709 {
2710         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2711 }
2712
2713 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2714                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2715 {
2716         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2717 }
2718 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2719 #endif
2720
2721
2722 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2723                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2724 {
2725         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2726         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2727 }
2728
2729 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2730                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2731 {
2732         int err;
2733         unsigned long input;
2734         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2735
2736         if (hstate_is_gigantic(h))
2737                 return -EINVAL;
2738
2739         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2740         if (err)
2741                 return err;
2742
2743         spin_lock(&hugetlb_lock);
2744         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2745         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2746
2747         return count;
2748 }
2749 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2750
2751 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2752                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2753 {
2754         struct hstate *h;
2755         unsigned long free_huge_pages;
2756         int nid;
2757
2758         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2759         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2760                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2761         else
2762                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2763
2764         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2765 }
2766 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2767
2768 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2769                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2770 {
2771         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2772         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2773 }
2774 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2775
2776 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2777                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2778 {
2779         struct hstate *h;
2780         unsigned long surplus_huge_pages;
2781         int nid;
2782
2783         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2784         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2785                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2786         else
2787                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2788
2789         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2790 }
2791 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2792
2793 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2794         &nr_hugepages_attr.attr,
2795         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2796         &free_hugepages_attr.attr,
2797         &resv_hugepages_attr.attr,
2798         &surplus_hugepages_attr.attr,
2799 #ifdef CONFIG_NUMA
2800         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2801 #endif
2802         NULL,
2803 };
2804
2805 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2806         .attrs = hstate_attrs,
2807 };
2808
2809 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2810                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2811                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2812 {
2813         int retval;
2814         int hi = hstate_index(h);
2815
2816         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2817         if (!hstate_kobjs[hi])
2818                 return -ENOMEM;
2819
2820         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2821         if (retval) {
2822                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2823                 hstate_kobjs[hi] = NULL;
2824         }
2825
2826         return retval;
2827 }
2828
2829 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2830 {
2831         struct hstate *h;
2832         int err;
2833
2834         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2835         if (!hugepages_kobj)
2836                 return;
2837
2838         for_each_hstate(h) {
2839                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2840                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2841                 if (err)
2842                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2843         }
2844 }
2845
2846 #ifdef CONFIG_NUMA
2847
2848 /*
2849  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2850  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2851  * index of a node device or _hstate == node id.
2852  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2853  * the base kernel, on the hugetlb module.
2854  */
2855 struct node_hstate {
2856         struct kobject          *hugepages_kobj;
2857         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2858 };
2859 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2860
2861 /*
2862  * A subset of global hstate attributes for node devices
2863  */
2864 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2865         &nr_hugepages_attr.attr,
2866         &free_hugepages_attr.attr,
2867         &surplus_hugepages_attr.attr,
2868         NULL,
2869 };
2870
2871 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2872         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2873 };
2874
2875 /*
2876  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2877  * Returns node id via non-NULL nidp.
2878  */
2879 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2880 {
2881         int nid;
2882
2883         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2884                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2885                 int i;
2886                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2887                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2888                                 if (nidp)
2889                                         *nidp = nid;
2890                                 return &hstates[i];
2891                         }
2892         }
2893
2894         BUG();
2895         return NULL;
2896 }
2897
2898 /*
2899  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2900  * No-op if no hstate attributes attached.
2901  */
2902 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2903 {
2904         struct hstate *h;
2905         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2906
2907         if (!nhs->hugepages_kobj)
2908                 return;         /* no hstate attributes */
2909
2910         for_each_hstate(h) {
2911                 int idx = hstate_index(h);
2912                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2913                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2914                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2915                 }
2916         }
2917
2918         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2919         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2920 }
2921
2922
2923 /*
2924  * Register hstate attributes for a single node device.
2925  * No-op if attributes already registered.
2926  */
2927 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2928 {
2929         struct hstate *h;
2930         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2931         int err;
2932
2933         if (nhs->hugepages_kobj)
2934                 return;         /* already allocated */
2935
2936         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2937                                                         &node->dev.kobj);
2938         if (!nhs->hugepages_kobj)
2939                 return;
2940
2941         for_each_hstate(h) {
2942                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2943                                                 nhs->hstate_kobjs,
2944                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2945                 if (err) {
2946                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2947                                 h->name, node->dev.id);
2948                         hugetlb_unregister_node(node);
2949                         break;
2950                 }
2951         }
2952 }
2953
2954 /*
2955  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2956  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2957  * registered their associated device by this time.
2958  */
2959 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2960 {
2961         int nid;
2962
2963         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2964                 struct node *node = node_devices[nid];
2965                 if (node->dev.id == nid)
2966                         hugetlb_register_node(node);
2967         }
2968
2969         /*
2970          * Let the node device driver know we're here so it can
2971          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2972          */
2973         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2974                                      hugetlb_unregister_node);
2975 }
2976 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2977
2978 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2979 {
2980         BUG();
2981         if (nidp)
2982                 *nidp = -1;
2983         return NULL;
2984 }
2985
2986 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2987
2988 #endif
2989
2990 static int __init hugetlb_init(void)
2991 {
2992         int i;
2993
2994         if (!hugepages_supported())
2995                 return 0;
2996
2997         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2998                 if (default_hstate_size != 0) {
2999                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
3000                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
3001                 }
3002
3003                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
3004                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
3005                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
3006         }
3007         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
3008         if (default_hstate_max_huge_pages) {
3009                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
3010                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
3011         }
3012
3013         hugetlb_init_hstates();
3014         gather_bootmem_prealloc();
3015         report_hugepages();
3016
3017         hugetlb_sysfs_init();
3018         hugetlb_register_all_nodes();
3019         hugetlb_cgroup_file_init();
3020
3021 #ifdef CONFIG_SMP
3022         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
3023 #else
3024         num_fault_mutexes = 1;
3025 #endif
3026         hugetlb_fault_mutex_table =
3027                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
3028                               GFP_KERNEL);
3029         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
3030
3031         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
3032                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
3033         return 0;
3034 }
3035 subsys_initcall(hugetlb_init);
3036
3037 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
3038 void __init hugetlb_bad_size(void)
3039 {
3040         parsed_valid_hugepagesz = false;
3041 }
3042
3043 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
3044 {
3045         struct hstate *h;
3046         unsigned long i;
3047
3048         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
3049                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
3050                 return;
3051         }
3052         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
3053         BUG_ON(order == 0);
3054         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
3055         h->order = order;
3056         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
3057         h->nr_huge_pages = 0;
3058         h->free_huge_pages = 0;
3059         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
3060                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
3061         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
3062         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
3063         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
3064         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
3065                                         huge_page_size(h)/1024);
3066
3067         parsed_hstate = h;
3068 }
3069
3070 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
3071 {
3072         unsigned long *mhp;
3073         static unsigned long *last_mhp;
3074
3075         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
3076                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
3077                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
3078                 parsed_valid_hugepagesz = true;
3079                 return 1;
3080         }
3081         /*
3082          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
3083          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
3084          */
3085         else if (!hugetlb_max_hstate)
3086                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
3087         else
3088                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
3089
3090         if (mhp == last_mhp) {
3091                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
3092                 return 1;
3093         }
3094
3095         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
3096                 *mhp = 0;
3097
3098         /*
3099          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
3100          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
3101          * use the bootmem allocator.
3102          */
3103         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
3104                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
3105
3106         last_mhp = mhp;
3107
3108         return 1;
3109 }
3110 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
3111
3112 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
3113 {
3114         default_hstate_size = memparse(s, &s);
3115         return 1;
3116 }
3117 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
3118
3119 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
3120 {
3121         int node;
3122         unsigned int nr = 0;
3123
3124         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
3125                 nr += array[node];
3126
3127         return nr;
3128 }
3129
3130 #ifdef CONFIG_SYSCTL
3131 static int proc_hugetlb_doulongvec_minmax(struct ctl_table *table, int write,
3132                                           void *buffer, size_t *length,
3133                                           loff_t *ppos, unsigned long *out)
3134 {
3135         struct ctl_table dup_table;
3136
3137         /*
3138          * In order to avoid races with __do_proc_doulongvec_minmax(), we
3139          * can duplicate the @table and alter the duplicate of it.
3140          */
3141         dup_table = *table;
3142         dup_table.data = out;
3143
3144         return proc_doulongvec_minmax(&dup_table, write, buffer, length, ppos);
3145 }
3146
3147 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
3148                          struct ctl_table *table, int write,
3149                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3150 {
3151         struct hstate *h = &default_hstate;
3152         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
3153         int ret;
3154
3155         if (!hugepages_supported())
3156                 return -EOPNOTSUPP;
3157
3158         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
3159                                              &tmp);
3160         if (ret)
3161                 goto out;
3162
3163         if (write)
3164                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
3165                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
3166 out:
3167         return ret;
3168 }
3169
3170 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3171                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3172 {
3173
3174         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3175                                                         buffer, length, ppos);
3176 }
3177
3178 #ifdef CONFIG_NUMA
3179 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3180                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3181 {
3182         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3183                                                         buffer, length, ppos);
3184 }
3185 #endif /* CONFIG_NUMA */
3186
3187 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3188                         void __user *buffer,
3189                         size_t *length, loff_t *ppos)
3190 {
3191         struct hstate *h = &default_hstate;
3192         unsigned long tmp;
3193         int ret;
3194
3195         if (!hugepages_supported())
3196                 return -EOPNOTSUPP;
3197
3198         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3199
3200         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3201                 return -EINVAL;
3202
3203         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
3204                                              &tmp);
3205         if (ret)
3206                 goto out;
3207
3208         if (write) {
3209                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3210                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3211                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3212         }
3213 out:
3214         return ret;
3215 }
3216
3217 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3218
3219 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3220 {
3221         struct hstate *h;
3222         unsigned long total = 0;
3223
3224         if (!hugepages_supported())
3225                 return;
3226
3227         for_each_hstate(h) {
3228                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3229
3230                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3231
3232                 if (h == &default_hstate)
3233                         seq_printf(m,
3234                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3235                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3236                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3237                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3238                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3239                                    count,
3240                                    h->free_huge_pages,
3241                                    h->resv_huge_pages,
3242                                    h->surplus_huge_pages,
3243                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3244         }
3245
3246         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3247 }
3248
3249 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3250 {
3251         struct hstate *h = &default_hstate;
3252         if (!hugepages_supported())
3253                 return 0;
3254         return sprintf(buf,
3255                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3256                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3257                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3258                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3259                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3260                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3261 }
3262
3263 void hugetlb_show_meminfo(void)
3264 {
3265         struct hstate *h;
3266         int nid;
3267
3268         if (!hugepages_supported())
3269                 return;
3270
3271         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3272                 for_each_hstate(h)
3273                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3274                                 nid,
3275                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3276                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3277                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3278                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3279 }
3280
3281 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3282 {
3283         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3284                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3285 }
3286
3287 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3288 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3289 {
3290         struct hstate *h;
3291         unsigned long nr_total_pages = 0;
3292
3293         for_each_hstate(h)
3294                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3295         return nr_total_pages;
3296 }
3297
3298 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3299 {
3300         int ret = -ENOMEM;
3301
3302         spin_lock(&hugetlb_lock);
3303         /*
3304          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3305          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3306          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3307          * the reservation is not checked against page availability for the
3308          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3309          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3310          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3311          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3312          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3313          *
3314          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3315          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3316          * we fall back to check against current free page availability as
3317          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3318          * semantics that cpuset has.
3319          */
3320         if (delta > 0) {
3321                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3322                         goto out;
3323
3324                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3325                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3326                         goto out;
3327                 }
3328         }
3329
3330         ret = 0;
3331         if (delta < 0)
3332                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3333
3334 out:
3335         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3336         return ret;
3337 }
3338
3339 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3340 {
3341         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3342
3343         /*
3344          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3345          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3346          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3347          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3348          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3349          * new reference here without additional locking.
3350          */
3351         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3352                 kref_get(&resv->refs);
3353 }
3354
3355 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3356 {
3357         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3358         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3359         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3360         unsigned long reserve, start, end;
3361         long gbl_reserve;
3362
3363         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3364                 return;
3365
3366         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3367         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3368
3369         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3370
3371         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3372
3373         if (reserve) {
3374                 /*
3375                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3376                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3377                  */
3378                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3379                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3380         }
3381 }
3382
3383 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3384 {
3385         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3386                 return -EINVAL;
3387         return 0;
3388 }
3389
3390 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3391 {
3392         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3393
3394         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3395 }
3396
3397 /*
3398  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3399  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3400  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3401  * this far.
3402  */
3403 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3404 {
3405         BUG();
3406         return 0;
3407 }
3408
3409 /*
3410  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3411  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3412  * This is because under System V memory model, mappings created via
3413  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3414  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3415  */
3416 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3417         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3418         .open = hugetlb_vm_op_open,
3419         .close = hugetlb_vm_op_close,
3420         .split = hugetlb_vm_op_split,
3421         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3422 };
3423
3424 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3425                                 int writable)
3426 {
3427         pte_t entry;
3428
3429         if (writable) {
3430                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3431                                          vma->vm_page_prot)));
3432         } else {
3433                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3434                                            vma->vm_page_prot));
3435         }
3436         entry = pte_mkyoung(entry);
3437         entry = pte_mkhuge(entry);
3438         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3439
3440         return entry;
3441 }
3442
3443 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3444                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3445 {
3446         pte_t entry;
3447
3448         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3449         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3450                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3451 }
3452
3453 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3454 {
3455         swp_entry_t swp;
3456
3457         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3458                 return false;
3459         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3460         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3461                 return true;
3462         else
3463                 return false;
3464 }
3465
3466 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3467 {
3468         swp_entry_t swp;
3469
3470         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3471                 return 0;
3472         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3473         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3474                 return 1;
3475         else
3476                 return 0;
3477 }
3478
3479 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3480                             struct vm_area_struct *vma)
3481 {
3482         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3483         struct page *ptepage;
3484         unsigned long addr;
3485         int cow;
3486         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3487         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3488         struct mmu_notifier_range range;
3489         int ret = 0;
3490
3491         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3492
3493         if (cow) {
3494                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3495                                         vma->vm_start,
3496                                         vma->vm_end);
3497                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3498         }
3499
3500         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3501                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3502                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3503                 if (!src_pte)
3504                         continue;
3505                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3506                 if (!dst_pte) {
3507                         ret = -ENOMEM;
3508                         break;
3509                 }
3510
3511                 /*
3512                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3513                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3514                  *
3515                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3516                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3517                  * Check here before taking page table lock, and once again
3518                  * after taking the lock below.
3519                  */
3520                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3521                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3522                         continue;
3523
3524                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3525                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3526                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3527                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3528                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3529                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3530                         /*
3531                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3532                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3533                          * sharing with another vma.
3534                          */
3535                         ;
3536                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3537                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3538                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3539
3540                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3541                                 /*
3542                                  * COW mappings require pages in both
3543                                  * parent and child to be set to read.
3544                                  */
3545                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3546                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3547                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3548                                                      entry, sz);
3549                         }
3550                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3551                 } else {
3552                         if (cow) {
3553                                 /*
3554                                  * No need to notify as we are downgrading page
3555                                  * table protection not changing it to point
3556                                  * to a new page.
3557                                  *
3558                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3559                                  */
3560                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3561                         }
3562                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3563                         ptepage = pte_page(entry);
3564                         get_page(ptepage);
3565                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3566                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3567                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3568                 }
3569                 spin_unlock(src_ptl);
3570                 spin_unlock(dst_ptl);
3571         }
3572
3573         if (cow)
3574                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3575
3576         return ret;
3577 }
3578
3579 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3580                             unsigned long start, unsigned long end,
3581                             struct page *ref_page)
3582 {
3583         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3584         unsigned long address;
3585         pte_t *ptep;
3586         pte_t pte;
3587         spinlock_t *ptl;
3588         struct page *page;
3589         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3590         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3591         struct mmu_notifier_range range;
3592         bool force_flush = false;
3593
3594         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3595         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3596         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3597
3598         /*
3599          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3600          * to huge page.
3601          */
3602         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3603         tlb_start_vma(tlb, vma);
3604
3605         /*
3606          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3607          */
3608         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3609                                 end);
3610         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3611         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3612         address = start;
3613         for (; address < end; address += sz) {
3614                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3615                 if (!ptep)
3616                         continue;
3617
3618                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3619                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3620                         spin_unlock(ptl);
3621                         tlb_flush_pmd_range(tlb, address & PUD_MASK, PUD_SIZE);
3622                         force_flush = true;
3623                         continue;
3624                 }
3625
3626                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3627                 if (huge_pte_none(pte)) {
3628                         spin_unlock(ptl);
3629                         continue;
3630                 }
3631
3632                 /*
3633                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3634                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3635                  */
3636                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3637                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3638                         spin_unlock(ptl);
3639                         continue;
3640                 }
3641
3642                 page = pte_page(pte);
3643                 /*
3644                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3645                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3646                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3647                  */
3648                 if (ref_page) {
3649                         if (page != ref_page) {
3650                                 spin_unlock(ptl);
3651                                 continue;
3652                         }
3653                         /*
3654                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3655                          * future faults in this VMA will fail rather than
3656                          * looking like data was lost
3657                          */
3658                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3659                 }
3660
3661                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3662                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3663                 if (huge_pte_dirty(pte))
3664                         set_page_dirty(page);
3665
3666                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3667                 page_remove_rmap(page, true);
3668
3669                 spin_unlock(ptl);
3670                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3671                 /*
3672                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3673                  */
3674                 if (ref_page)
3675                         break;
3676         }
3677         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3678         tlb_end_vma(tlb, vma);
3679
3680         /*
3681          * If we unshared PMDs, the TLB flush was not recorded in mmu_gather. We
3682          * could defer the flush until now, since by holding i_mmap_rwsem we
3683          * guaranteed that the last refernece would not be dropped. But we must
3684          * do the flushing before we return, as otherwise i_mmap_rwsem will be
3685          * dropped and the last reference to the shared PMDs page might be
3686          * dropped as well.
3687          *
3688          * In theory we could defer the freeing of the PMD pages as well, but
3689          * huge_pmd_unshare() relies on the exact page_count for the PMD page to
3690          * detect sharing, so we cannot defer the release of the page either.
3691          * Instead, do flush now.
3692          */
3693         if (force_flush)
3694                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
3695 }
3696
3697 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3698                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3699                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3700 {
3701         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3702
3703         /*
3704          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3705          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3706          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3707          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3708          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3709          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3710          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3711          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3712          */
3713         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3714 }
3715
3716 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3717                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3718 {
3719         struct mm_struct *mm;
3720         struct mmu_gather tlb;
3721         unsigned long tlb_start = start;
3722         unsigned long tlb_end = end;
3723
3724         /*
3725          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3726          * start/end for worst case tlb flushing.
3727          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3728          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3729          * the largest possible range.
3730          */
3731         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3732
3733         mm = vma->vm_mm;
3734
3735         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3736         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3737         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3738 }
3739
3740 /*
3741  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3742  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3743  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3744  * same region.
3745  */
3746 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3747                               struct page *page, unsigned long address)
3748 {
3749         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3750         struct vm_area_struct *iter_vma;
3751         struct address_space *mapping;
3752         pgoff_t pgoff;
3753
3754         /*
3755          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3756          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3757          */
3758         address = address & huge_page_mask(h);
3759         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3760                         vma->vm_pgoff;
3761         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3762
3763         /*
3764          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3765          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3766          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3767          */
3768         i_mmap_lock_write(mapping);
3769         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3770                 /* Do not unmap the current VMA */
3771                 if (iter_vma == vma)
3772                         continue;
3773
3774                 /*
3775                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3776                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3777                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3778                  */
3779                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3780                         continue;
3781
3782                 /*
3783                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3784                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3785                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3786                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3787                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3788                  */
3789                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3790                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3791                                              address + huge_page_size(h), page);
3792         }
3793         i_mmap_unlock_write(mapping);
3794 }
3795
3796 /*
3797  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3798  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3799  * cannot race with other handlers or page migration.
3800  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3801  */
3802 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3803                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3804                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3805 {
3806         pte_t pte;
3807         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3808         struct page *old_page, *new_page;
3809         int outside_reserve = 0;
3810         vm_fault_t ret = 0;
3811         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3812         struct mmu_notifier_range range;
3813
3814         pte = huge_ptep_get(ptep);
3815         old_page = pte_page(pte);
3816
3817 retry_avoidcopy:
3818         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3819          * and just make the page writable */
3820         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3821                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3822                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3823                 return 0;
3824         }
3825
3826         /*
3827          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3828          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3829          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3830          * page is used to determine if the reserve at this address was
3831          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3832          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3833          * of the full address range.
3834          */
3835         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3836                         old_page != pagecache_page)
3837                 outside_reserve = 1;
3838
3839         get_page(old_page);
3840
3841         /*
3842          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3843          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3844          */
3845         spin_unlock(ptl);
3846         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3847
3848         if (IS_ERR(new_page)) {
3849                 /*
3850                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3851                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3852                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3853                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3854                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3855                  */
3856                 if (outside_reserve) {
3857                         put_page(old_page);
3858                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3859                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3860                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3861                         spin_lock(ptl);
3862                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3863                         if (likely(ptep &&
3864                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3865                                 goto retry_avoidcopy;
3866                         /*
3867                          * race occurs while re-acquiring page table
3868                          * lock, and our job is done.
3869                          */
3870                         return 0;
3871                 }
3872
3873                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3874                 goto out_release_old;
3875         }
3876
3877         /*
3878          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3879          * anon_vma prepared.
3880          */
3881         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3882                 ret = VM_FAULT_OOM;
3883                 goto out_release_all;
3884         }
3885
3886         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3887                             pages_per_huge_page(h));
3888         __SetPageUptodate(new_page);
3889
3890         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3891                                 haddr + huge_page_size(h));
3892         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3893
3894         /*
3895          * Retake the page table lock to check for racing updates
3896          * before the page tables are altered
3897          */
3898         spin_lock(ptl);
3899         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3900         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3901                 ClearPagePrivate(new_page);
3902
3903                 /* Break COW */
3904                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3905                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3906                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3907                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3908                 page_remove_rmap(old_page, true);
3909                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3910                 set_page_huge_active(new_page);
3911                 /* Make the old page be freed below */
3912                 new_page = old_page;
3913         }
3914         spin_unlock(ptl);
3915         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3916 out_release_all:
3917         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3918         put_page(new_page);
3919 out_release_old:
3920         put_page(old_page);
3921
3922         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3923         return ret;
3924 }
3925
3926 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3927 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3928                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3929 {
3930         struct address_space *mapping;
3931         pgoff_t idx;
3932
3933         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3934         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3935
3936         return find_lock_page(mapping, idx);
3937 }
3938
3939 /*
3940  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3941  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3942  */
3943 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3944                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3945 {
3946         struct address_space *mapping;
3947         pgoff_t idx;
3948         struct page *page;
3949
3950         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3951         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3952
3953         page = find_get_page(mapping, idx);
3954         if (page)
3955                 put_page(page);
3956         return page != NULL;
3957 }
3958
3959 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3960                            pgoff_t idx)
3961 {
3962         struct inode *inode = mapping->host;
3963         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3964         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3965
3966         if (err)
3967                 return err;
3968         ClearPagePrivate(page);
3969
3970         /*
3971          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3972          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3973          */
3974         set_page_dirty(page);
3975
3976         spin_lock(&inode->i_lock);
3977         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3978         spin_unlock(&inode->i_lock);
3979         return 0;
3980 }
3981
3982 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3983                         struct vm_area_struct *vma,
3984                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3985                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3986 {
3987         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3988         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3989         int anon_rmap = 0;
3990         unsigned long size;
3991         struct page *page;
3992         pte_t new_pte;
3993         spinlock_t *ptl;
3994         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3995         bool new_page = false;
3996
3997         /*
3998          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3999          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
4000          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
4001          */
4002         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
4003                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
4004                            current->pid);
4005                 return ret;
4006         }
4007
4008         /*
4009          * Use page lock to guard against racing truncation
4010          * before we get page_table_lock.
4011          */
4012 retry:
4013         page = find_lock_page(mapping, idx);
4014         if (!page) {
4015                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4016                 if (idx >= size)
4017                         goto out;
4018
4019                 /*
4020                  * Check for page in userfault range
4021                  */
4022                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4023                         u32 hash;
4024                         struct vm_fault vmf = {
4025                                 .vma = vma,
4026                                 .address = haddr,
4027                                 .flags = flags,
4028                                 /*
4029                                  * Hard to debug if it ends up being
4030                                  * used by a callee that assumes
4031                                  * something about the other
4032                                  * uninitialized fields... same as in
4033                                  * memory.c
4034                                  */
4035                         };
4036
4037                         /*
4038                          * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
4039                          * handling userfault.  Reacquire after handling
4040                          * fault to make calling code simpler.
4041                          */
4042                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx);
4043                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4044                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
4045                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4046                         goto out;
4047                 }
4048
4049                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
4050                 if (IS_ERR(page)) {
4051                         /*
4052                          * Returning error will result in faulting task being
4053                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
4054                          * tasks from racing to fault in the same page which
4055                          * could result in false unable to allocate errors.
4056                          * Page migration does not take the fault mutex, but
4057                          * does a clear then write of pte's under page table
4058                          * lock.  Page fault code could race with migration,
4059                          * notice the clear pte and try to allocate a page
4060                          * here.  Before returning error, get ptl and make
4061                          * sure there really is no pte entry.
4062                          */
4063                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4064                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
4065                                 ret = 0;
4066                                 spin_unlock(ptl);
4067                                 goto out;
4068                         }
4069                         spin_unlock(ptl);
4070                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
4071                         goto out;
4072                 }
4073                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
4074                 __SetPageUptodate(page);
4075                 new_page = true;
4076
4077                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4078                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4079                         if (err) {
4080                                 put_page(page);
4081                                 if (err == -EEXIST)
4082                                         goto retry;
4083                                 goto out;
4084                         }
4085                 } else {
4086                         lock_page(page);
4087                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
4088                                 ret = VM_FAULT_OOM;
4089                                 goto backout_unlocked;
4090                         }
4091                         anon_rmap = 1;
4092                 }
4093         } else {
4094                 /*
4095                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
4096                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
4097                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
4098                  */
4099                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
4100                         ret = VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4101                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4102                         goto backout_unlocked;
4103                 }
4104         }
4105
4106         /*
4107          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
4108          * pending reservations for this page now. This will ensure that
4109          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
4110          * the spinlock.
4111          */
4112         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4113                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4114                         ret = VM_FAULT_OOM;
4115                         goto backout_unlocked;
4116                 }
4117                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4118                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4119         }
4120
4121         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4122         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4123         if (idx >= size)
4124                 goto backout;
4125
4126         ret = 0;
4127         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
4128                 goto backout;
4129
4130         if (anon_rmap) {
4131                 ClearPagePrivate(page);
4132                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
4133         } else
4134                 page_dup_rmap(page, true);
4135         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
4136                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
4137         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
4138
4139         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
4140         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4141                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
4142                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
4143         }
4144
4145         spin_unlock(ptl);
4146
4147         /*
4148          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
4149          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
4150          * isolated for migration.
4151          */
4152         if (new_page)
4153                 set_page_huge_active(page);
4154
4155         unlock_page(page);
4156 out:
4157         return ret;
4158
4159 backout:
4160         spin_unlock(ptl);
4161 backout_unlocked:
4162         unlock_page(page);
4163         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
4164         put_page(page);
4165         goto out;
4166 }
4167
4168 #ifdef CONFIG_SMP
4169 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4170                             pgoff_t idx)
4171 {
4172         unsigned long key[2];
4173         u32 hash;
4174
4175         key[0] = (unsigned long) mapping;
4176         key[1] = idx;
4177
4178         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/(sizeof(u32)), 0);
4179
4180         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
4181 }
4182 #else
4183 /*
4184  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
4185  * return 0 and avoid the hashing overhead.
4186  */
4187 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4188                             pgoff_t idx)
4189 {
4190         return 0;
4191 }
4192 #endif
4193
4194 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4195                         unsigned long address, unsigned int flags)
4196 {
4197         pte_t *ptep, entry;
4198         spinlock_t *ptl;
4199         vm_fault_t ret;
4200         u32 hash;
4201         pgoff_t idx;
4202         struct page *page = NULL;
4203         struct page *pagecache_page = NULL;
4204         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4205         struct address_space *mapping;
4206         int need_wait_lock = 0;
4207         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4208
4209         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4210         if (ptep) {
4211                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4212                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4213                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4214                         return 0;
4215                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4216                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4217                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4218         } else {
4219                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4220                 if (!ptep)
4221                         return VM_FAULT_OOM;
4222         }
4223
4224         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4225         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4226
4227         /*
4228          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4229          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4230          * the same page in the page cache.
4231          */
4232         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx);
4233         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4234
4235         entry = huge_ptep_get(ptep);
4236         if (huge_pte_none(entry)) {
4237                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4238                 goto out_mutex;
4239         }
4240
4241         ret = 0;
4242
4243         /*
4244          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4245          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4246          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4247          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4248          * handle it.
4249          */
4250         if (!pte_present(entry))
4251                 goto out_mutex;
4252
4253         /*
4254          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4255          * reservations for this page now. This will ensure that any
4256          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4257          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4258          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4259          * consumed.
4260          */
4261         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4262                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4263                         ret = VM_FAULT_OOM;
4264                         goto out_mutex;
4265                 }
4266                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4267                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4268
4269                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4270                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4271                                                                 vma, haddr);
4272         }
4273
4274         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4275
4276         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4277         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4278                 goto out_ptl;
4279
4280         /*
4281          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4282          * pagecache_page, so here we need take the former one
4283          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4284          */
4285         page = pte_page(entry);
4286         if (page != pagecache_page)
4287                 if (!trylock_page(page)) {
4288                         need_wait_lock = 1;
4289                         goto out_ptl;
4290                 }
4291
4292         get_page(page);
4293
4294         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4295                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4296                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4297                                           pagecache_page, ptl);
4298                         goto out_put_page;
4299                 }
4300                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4301         }
4302         entry = pte_mkyoung(entry);
4303         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4304                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4305                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4306 out_put_page:
4307         if (page != pagecache_page)
4308                 unlock_page(page);
4309         put_page(page);
4310 out_ptl:
4311         spin_unlock(ptl);
4312
4313         if (pagecache_page) {
4314                 unlock_page(pagecache_page);
4315                 put_page(pagecache_page);
4316         }
4317 out_mutex:
4318         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4319         /*
4320          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4321          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4322          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4323          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4324          * here without taking refcount.
4325          */
4326         if (need_wait_lock)
4327                 wait_on_page_locked(page);
4328         return ret;
4329 }
4330
4331 /*
4332  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4333  * modifications for huge pages.
4334  */
4335 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4336                             pte_t *dst_pte,
4337                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4338                             unsigned long dst_addr,
4339                             unsigned long src_addr,
4340                             struct page **pagep)
4341 {
4342         struct address_space *mapping;
4343         pgoff_t idx;
4344         unsigned long size;
4345         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4346         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4347         pte_t _dst_pte;
4348         spinlock_t *ptl;
4349         int ret;
4350         struct page *page;
4351
4352         if (!*pagep) {
4353                 /* If a page already exists, then it's UFFDIO_COPY for
4354                  * a non-missing case. Return -EEXIST.
4355                  */
4356                 if (vm_shared &&
4357                     hugetlbfs_pagecache_present(h, dst_vma, dst_addr)) {
4358                         ret = -EEXIST;
4359                         goto out;
4360                 }
4361
4362                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4363                 if (IS_ERR(page)) {
4364                         ret = -ENOMEM;
4365                         goto out;
4366                 }
4367
4368                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4369                                                 (const void __user *) src_addr,
4370                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4371
4372                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4373                 if (unlikely(ret)) {
4374                         ret = -ENOENT;
4375                         *pagep = page;
4376                         /* don't free the page */
4377                         goto out;
4378                 }
4379         } else {
4380                 page = *pagep;
4381                 *pagep = NULL;
4382         }
4383
4384         /*
4385          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4386          * preceding stores to the page contents become visible before
4387          * the set_pte_at() write.
4388          */
4389         __SetPageUptodate(page);
4390
4391         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4392         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4393
4394         /*
4395          * If shared, add to page cache
4396          */
4397         if (vm_shared) {
4398                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4399                 ret = -EFAULT;
4400                 if (idx >= size)
4401                         goto out_release_nounlock;
4402
4403                 /*
4404                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4405                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4406                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4407                  * the caller.
4408                  */
4409                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4410                 if (ret)
4411                         goto out_release_nounlock;
4412         }
4413
4414         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4415         spin_lock(ptl);
4416
4417         /*
4418          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4419          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4420          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4421          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4422          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4423          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4424          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4425          */
4426         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4427         ret = -EFAULT;
4428         if (idx >= size)
4429                 goto out_release_unlock;
4430
4431         ret = -EEXIST;
4432         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4433                 goto out_release_unlock;
4434
4435         if (vm_shared) {
4436                 page_dup_rmap(page, true);
4437         } else {
4438                 ClearPagePrivate(page);
4439                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4440         }
4441
4442         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4443         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4444                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4445         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4446
4447         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4448
4449         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4450                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4451         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4452
4453         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4454         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4455
4456         spin_unlock(ptl);
4457         set_page_huge_active(page);
4458         if (vm_shared)
4459                 unlock_page(page);
4460         ret = 0;
4461 out:
4462         return ret;
4463 out_release_unlock:
4464         spin_unlock(ptl);
4465         if (vm_shared)
4466                 unlock_page(page);
4467 out_release_nounlock:
4468         put_page(page);
4469         goto out;
4470 }
4471
4472 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4473                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4474                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4475                          long i, unsigned int flags, int *nonblocking)
4476 {
4477         unsigned long pfn_offset;
4478         unsigned long vaddr = *position;
4479         unsigned long remainder = *nr_pages;
4480         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4481         int err = -EFAULT;
4482
4483         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4484                 pte_t *pte;
4485                 spinlock_t *ptl = NULL;
4486                 int absent;
4487                 struct page *page;
4488
4489                 /*
4490                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4491                  * potentially allocating memory.
4492                  */
4493                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4494                         remainder = 0;
4495                         break;
4496                 }
4497
4498                 /*
4499                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4500                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4501                  * first, for the page indexing below to work.
4502                  *
4503                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4504                  */
4505                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4506                                       huge_page_size(h));
4507                 if (pte)
4508                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4509                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4510
4511                 /*
4512                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4513                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4514                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4515                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4516                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4517                  */
4518                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4519                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4520                         if (pte)
4521                                 spin_unlock(ptl);
4522                         remainder = 0;
4523                         break;
4524                 }
4525
4526                 /*
4527                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4528                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4529                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4530                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4531                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4532                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4533                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4534                  * directly from any kind of swap entries.
4535                  */
4536                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4537                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4538                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4539                         vm_fault_t ret;
4540                         unsigned int fault_flags = 0;
4541
4542                         if (pte)
4543                                 spin_unlock(ptl);
4544                         if (flags & FOLL_WRITE)
4545                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4546                         if (nonblocking)
4547                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
4548                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4549                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4550                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4551                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4552                                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags &
4553                                                 FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
4554                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4555                         }
4556                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4557                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4558                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4559                                 remainder = 0;
4560                                 break;
4561                         }
4562                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4563                                 if (nonblocking &&
4564                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4565                                         *nonblocking = 0;
4566                                 *nr_pages = 0;
4567                                 /*
4568                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4569                                  * error, it will return zero
4570                                  * instead.
4571                                  *
4572                                  * No need to update "position" as the
4573                                  * caller will not check it after
4574                                  * *nr_pages is set to 0.
4575                                  */
4576                                 return i;
4577                         }
4578                         continue;
4579                 }
4580
4581                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4582                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4583
4584                 /*
4585                  * Instead of doing 'try_get_page()' below in the same_page
4586                  * loop, just check the count once here.
4587                  */
4588                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4589                         if (pages) {
4590                                 spin_unlock(ptl);
4591                                 remainder = 0;
4592                                 err = -ENOMEM;
4593                                 break;
4594                         }
4595                 }
4596 same_page:
4597                 if (pages) {
4598                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4599                         get_page(pages[i]);
4600                 }
4601
4602                 if (vmas)
4603                         vmas[i] = vma;
4604
4605                 vaddr += PAGE_SIZE;
4606                 ++pfn_offset;
4607                 --remainder;
4608                 ++i;
4609                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4610                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4611                         /*
4612                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4613                          * of this compound page.
4614                          */
4615                         goto same_page;
4616                 }
4617                 spin_unlock(ptl);
4618         }
4619         *nr_pages = remainder;
4620         /*
4621          * setting position is actually required only if remainder is
4622          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4623          * branch.
4624          */
4625         *position = vaddr;
4626
4627         return i ? i : err;
4628 }
4629
4630 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4631 /*
4632  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4633  * implement this.
4634  */
4635 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4636 #endif
4637
4638 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4639                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4640 {
4641         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4642         unsigned long start = address;
4643         pte_t *ptep;
4644         pte_t pte;
4645         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4646         unsigned long pages = 0;
4647         bool shared_pmd = false;
4648         struct mmu_notifier_range range;
4649
4650         /*
4651          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4652          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4653          * range if PMD sharing is possible.
4654          */
4655         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4656                                 0, vma, mm, start, end);
4657         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4658
4659         BUG_ON(address >= end);
4660         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4661
4662         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4663         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4664         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4665                 spinlock_t *ptl;
4666                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4667                 if (!ptep)
4668                         continue;
4669                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4670                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4671                         pages++;
4672                         spin_unlock(ptl);
4673                         shared_pmd = true;
4674                         continue;
4675                 }
4676                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4677                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4678                         spin_unlock(ptl);
4679                         continue;
4680                 }
4681                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4682                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4683
4684                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4685                                 pte_t newpte;
4686
4687                                 make_migration_entry_read(&entry);
4688                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4689                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4690                                                      newpte, huge_page_size(h));
4691                                 pages++;
4692                         }
4693                         spin_unlock(ptl);
4694                         continue;
4695                 }
4696                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4697                         pte_t old_pte;
4698
4699                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4700                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4701                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4702                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4703                         pages++;
4704                 }
4705                 spin_unlock(ptl);
4706         }
4707         /*
4708          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4709          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4710          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4711          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4712          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4713          */
4714         if (shared_pmd)
4715                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4716         else
4717                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4718         /*
4719          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4720          * page table protection not changing it to point to a new page.
4721          *
4722          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4723          */
4724         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4725         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4726
4727         return pages << h->order;
4728 }
4729
4730 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4731                                         long from, long to,
4732                                         struct vm_area_struct *vma,
4733                                         vm_flags_t vm_flags)
4734 {
4735         long ret, chg;
4736         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4737         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4738         struct resv_map *resv_map;
4739         long gbl_reserve;
4740
4741         /* This should never happen */
4742         if (from > to) {
4743                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4744                 return -EINVAL;
4745         }
4746
4747         /*
4748          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4749          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4750          * without using reserves
4751          */
4752         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4753                 return 0;
4754
4755         /*
4756          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4757          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4758          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4759          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4760          */
4761         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4762                 /*
4763                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4764                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4765                  * hugetlbfs_get_inode).
4766                  */
4767                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4768
4769                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4770
4771         } else {
4772                 resv_map = resv_map_alloc();
4773                 if (!resv_map)
4774                         return -ENOMEM;
4775
4776                 chg = to - from;
4777
4778                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4779                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4780         }
4781
4782         if (chg < 0) {
4783                 ret = chg;
4784                 goto out_err;
4785         }
4786
4787         /*
4788          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4789          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4790          * reservations already in place (gbl_reserve).
4791          */
4792         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4793         if (gbl_reserve < 0) {
4794                 ret = -ENOSPC;
4795                 goto out_err;
4796         }
4797
4798         /*
4799          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4800          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4801          */
4802         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4803         if (ret < 0) {
4804                 /* put back original number of pages, chg */
4805                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4806                 goto out_err;
4807         }
4808
4809         /*
4810          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4811          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4812          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4813          * the reservation was and the page cache tells how much of
4814          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4815          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4816          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4817          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4818          * else has to be done for private mappings here
4819          */
4820         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4821                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4822
4823                 if (unlikely(chg > add)) {
4824                         /*
4825                          * pages in this range were added to the reserve
4826                          * map between region_chg and region_add.  This
4827                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4828                          * the subpool and reserve counts modified above
4829                          * based on the difference.
4830                          */
4831                         long rsv_adjust;
4832
4833                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4834                                                                 chg - add);
4835                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4836                 }
4837         }
4838         return 0;
4839 out_err:
4840         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4841                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4842                 if (chg >= 0)
4843                         region_abort(resv_map, from, to);
4844         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4845                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4846         return ret;
4847 }
4848
4849 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4850                                                                 long freed)
4851 {
4852         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4853         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4854         long chg = 0;
4855         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4856         long gbl_reserve;
4857
4858         /*
4859          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4860          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4861          */
4862         if (resv_map) {
4863                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4864                 /*
4865                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4866                  * must be split and another region descriptor can not be
4867                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4868                  */
4869                 if (chg < 0)
4870                         return chg;
4871         }
4872
4873         spin_lock(&inode->i_lock);
4874         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4875         spin_unlock(&inode->i_lock);
4876
4877         /*
4878          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4879          * reservations to be released may be adjusted.
4880          */
4881         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4882         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4883
4884         return 0;
4885 }
4886
4887 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4888 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4889                                 struct vm_area_struct *vma,
4890                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4891 {
4892         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4893                                 svma->vm_start;
4894         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4895         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4896
4897         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4898         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4899         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4900
4901         /*
4902          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4903          * page table page.
4904          */
4905         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4906             vm_flags != svm_flags ||
4907             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4908                 return 0;
4909
4910         return saddr;
4911 }
4912
4913 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4914 {
4915         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4916         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4917
4918         /*
4919          * check on proper vm_flags and page table alignment
4920          */
4921         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4922                 return true;
4923         return false;
4924 }
4925
4926 /*
4927  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4928  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4929  * shared pmd mappings.
4930  */
4931 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4932                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4933 {
4934         unsigned long v_start = ALIGN(vma->vm_start, PUD_SIZE),
4935                 v_end = ALIGN_DOWN(vma->vm_end, PUD_SIZE);
4936
4937         /*
4938          * vma need span at least one aligned PUD size and the start,end range
4939          * must at least partialy within it.
4940          */
4941         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) || !(v_end > v_start) ||
4942                 (*end <= v_start) || (*start >= v_end))
4943                 return;
4944
4945         /* Extend the range to be PUD aligned for a worst case scenario */
4946         if (*start > v_start)
4947                 *start = ALIGN_DOWN(*start, PUD_SIZE);
4948
4949         if (*end < v_end)
4950                 *end = ALIGN(*end, PUD_SIZE);
4951 }
4952
4953 /*
4954  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4955  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4956  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4957  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4958  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4959  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4960  * bad pmd for sharing.
4961  */
4962 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4963 {
4964         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4965         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4966         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4967                         vma->vm_pgoff;
4968         struct vm_area_struct *svma;
4969         unsigned long saddr;
4970         pte_t *spte = NULL;
4971         pte_t *pte;
4972         spinlock_t *ptl;
4973
4974         if (!vma_shareable(vma, addr))
4975                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4976
4977         i_mmap_lock_write(mapping);
4978         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4979                 if (svma == vma)
4980                         continue;
4981
4982                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4983                 if (saddr) {
4984                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4985                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4986                         if (spte) {
4987                                 get_page(virt_to_page(spte));
4988                                 break;
4989                         }
4990                 }
4991         }
4992
4993         if (!spte)
4994                 goto out;
4995
4996         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4997         if (pud_none(*pud)) {
4998                 pud_populate(mm, pud,
4999                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
5000                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5001         } else {
5002                 put_page(virt_to_page(spte));
5003         }
5004         spin_unlock(ptl);
5005 out:
5006         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
5007         i_mmap_unlock_write(mapping);
5008         return pte;
5009 }
5010
5011 /*
5012  * unmap huge page backed by shared pte.
5013  *
5014  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
5015  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
5016  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
5017  *
5018  * called with page table lock held.
5019  *
5020  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
5021  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
5022  */
5023 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
5024 {
5025         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
5026         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
5027         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
5028
5029         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
5030         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
5031                 return 0;
5032
5033         pud_clear(pud);
5034         put_page(virt_to_page(ptep));
5035         mm_dec_nr_pmds(mm);
5036         /*
5037          * This update of passed address optimizes loops sequentially
5038          * processing addresses in increments of huge page size (PMD_SIZE
5039          * in this case).  By clearing the pud, a PUD_SIZE area is unmapped.
5040          * Update address to the 'last page' in the cleared area so that
5041          * calling loop can move to first page past this area.
5042          */
5043         *addr |= PUD_SIZE - PMD_SIZE;
5044         return 1;
5045 }
5046 #define want_pmd_share()        (1)
5047 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
5048 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
5049 {
5050         return NULL;
5051 }
5052
5053 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
5054 {
5055         return 0;
5056 }
5057
5058 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
5059                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
5060 {
5061 }
5062 #define want_pmd_share()        (0)
5063 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
5064
5065 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
5066 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
5067                         unsigned long addr, unsigned long sz)
5068 {
5069         pgd_t *pgd;
5070         p4d_t *p4d;
5071         pud_t *pud;
5072         pte_t *pte = NULL;
5073
5074         pgd = pgd_offset(mm, addr);
5075         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
5076         if (!p4d)
5077                 return NULL;
5078         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
5079         if (pud) {
5080                 if (sz == PUD_SIZE) {
5081                         pte = (pte_t *)pud;
5082                 } else {
5083                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
5084                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
5085                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
5086                         else
5087                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
5088                 }
5089         }
5090         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
5091
5092         return pte;
5093 }
5094
5095 /*
5096  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
5097  * entry at address @addr
5098  *
5099  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
5100  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
5101  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
5102  * table.
5103  */
5104 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
5105                        unsigned long addr, unsigned long sz)
5106 {
5107         pgd_t *pgd;
5108         p4d_t *p4d;
5109         pud_t *pud, pud_entry;
5110         pmd_t *pmd, pmd_entry;
5111
5112         pgd = pgd_offset(mm, addr);
5113         if (!pgd_present(*pgd))
5114                 return NULL;
5115         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
5116         if (!p4d_present(*p4d))
5117                 return NULL;
5118
5119         pud = pud_offset(p4d, addr);
5120         pud_entry = READ_ONCE(*pud);
5121         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(pud_entry))
5122                 return NULL;
5123         /* hugepage or swap? */
5124         if (pud_huge(pud_entry) || !pud_present(pud_entry))
5125                 return (pte_t *)pud;
5126
5127         pmd = pmd_offset(pud, addr);
5128         pmd_entry = READ_ONCE(*pmd);
5129         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(pmd_entry))
5130                 return NULL;
5131         /* hugepage or swap? */
5132         if (pmd_huge(pmd_entry) || !pmd_present(pmd_entry))
5133                 return (pte_t *)pmd;
5134
5135         return NULL;
5136 }
5137
5138 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
5139
5140 /*
5141  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
5142  * behavior.
5143  */
5144 struct page * __weak
5145 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5146                               int write)
5147 {
5148         return ERR_PTR(-EINVAL);
5149 }
5150
5151 struct page * __weak
5152 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
5153                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
5154 {
5155         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
5156         return NULL;
5157 }
5158
5159 struct page * __weak
5160 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5161                 pmd_t *pmd, int flags)
5162 {
5163         struct page *page = NULL;
5164         spinlock_t *ptl;
5165         pte_t pte;
5166 retry:
5167         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
5168         spin_lock(ptl);
5169         /*
5170          * make sure that the address range covered by this pmd is not
5171          * unmapped from other threads.
5172          */
5173         if (!pmd_huge(*pmd))
5174                 goto out;
5175         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
5176         if (pte_present(pte)) {
5177                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5178                 if (flags & FOLL_GET)
5179                         get_page(page);
5180         } else {
5181                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
5182                         spin_unlock(ptl);
5183                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
5184                         goto retry;
5185                 }
5186                 /*
5187                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
5188                  * follow_page_mask().
5189                  */
5190         }
5191 out:
5192         spin_unlock(ptl);
5193         return page;
5194 }
5195
5196 struct page * __weak
5197 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5198                 pud_t *pud, int flags)
5199 {
5200         if (flags & FOLL_GET)
5201                 return NULL;
5202
5203         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5204 }
5205
5206 struct page * __weak
5207 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
5208 {
5209         if (flags & FOLL_GET)
5210                 return NULL;
5211
5212         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5213 }
5214
5215 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5216 {
5217         bool ret = true;
5218
5219         spin_lock(&hugetlb_lock);
5220         if (!PageHeadHuge(page) || !page_huge_active(page) ||
5221             !get_page_unless_zero(page)) {
5222                 ret = false;
5223                 goto unlock;
5224         }
5225         clear_page_huge_active(page);
5226         list_move_tail(&page->lru, list);
5227 unlock:
5228         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5229         return ret;
5230 }
5231
5232 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5233 {
5234         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5235         spin_lock(&hugetlb_lock);
5236         set_page_huge_active(page);
5237         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5238         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5239         put_page(page);
5240 }
5241
5242 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5243 {
5244         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5245
5246         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5247         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5248
5249         /*
5250          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5251          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5252          * be final while the old one will be freed so it takes over
5253          * the temporary status.
5254          *
5255          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5256          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5257          * the per-node's.
5258          */
5259         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5260                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5261                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5262
5263                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5264                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5265
5266                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5267                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5268                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5269                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5270                 }
5271                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5272         }
5273 }