OSDN Git Service

Merge tag 'folio-5.18c' of git://git.infradead.org/users/willy/pagecache
[uclinux-h8/linux.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/mman.h>
26 #include <linux/pagemap.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/uio.h>
29 #include <linux/error-injection.h>
30 #include <linux/hash.h>
31 #include <linux/writeback.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/shmem_fs.h>
39 #include <linux/rmap.h>
40 #include <linux/delayacct.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/ramfs.h>
43 #include <linux/page_idle.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_rwsem
80  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
81  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
82  *
83  *  ->mmap_lock
84  *    ->i_mmap_rwsem
85  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
86  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
90  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
91  *
92  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
93  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
94  *
95  *  bdi->wb.list_lock
96  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
97  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
98  *
99  *  ->i_mmap_rwsem
100  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
101  *
102  *  ->anon_vma.lock
103  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
104  *
105  *  ->page_table_lock or pte_lock
106  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
107  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
108  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
109  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
110  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
111  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
114  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
115  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
116  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
117  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
118  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
119  *
120  * ->i_mmap_rwsem
121  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
122  */
123
124 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
125                                    struct folio *folio, void *shadow)
126 {
127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
128         long nr = 1;
129
130         mapping_set_update(&xas, mapping);
131
132         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
133         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
134                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
135                 nr = folio_nr_pages(folio);
136         }
137
138         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         folio->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
149                 struct folio *folio)
150 {
151         long nr;
152
153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
155                 int mapcount;
156
157                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
158                          current->comm, folio_pfn(folio));
159                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
160                 dump_stack();
161                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
162
163                 mapcount = page_mapcount(&folio->page);
164                 if (mapping_exiting(mapping) &&
165                     folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
166                         /*
167                          * All vmas have already been torn down, so it's
168                          * a good bet that actually the folio is unmapped,
169                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
170                          * some other bad page check should catch it later.
171                          */
172                         page_mapcount_reset(&folio->page);
173                         folio_ref_sub(folio, mapcount);
174                 }
175         }
176
177         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
178         if (folio_test_hugetlb(folio))
179                 return;
180
181         nr = folio_nr_pages(folio);
182
183         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
184         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
185                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
186                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
187                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
188         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
189                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
190                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
191         }
192
193         /*
194          * At this point folio must be either written or cleaned by
195          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
196          * unwritten data.
197          *
198          * This fixes dirty accounting after removing the folio entirely
199          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
200          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
201          * buddy allocator.
202          */
203         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio)))
204                 folio_account_cleaned(folio, mapping,
205                                         inode_to_wb(mapping->host));
206 }
207
208 /*
209  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
210  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
211  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
212  */
213 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
214 {
215         struct address_space *mapping = folio->mapping;
216
217         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
218         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
219         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
220 }
221
222 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
223 {
224         void (*freepage)(struct page *);
225         int refs = 1;
226
227         freepage = mapping->a_ops->freepage;
228         if (freepage)
229                 freepage(&folio->page);
230
231         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
232                 refs = folio_nr_pages(folio);
233         folio_put_refs(folio, refs);
234 }
235
236 /**
237  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
238  * @folio: The folio.
239  *
240  * This must be called only on folios that are locked and have been
241  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
242  * the free list because the caller has a reference on the page.
243  */
244 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
245 {
246         struct address_space *mapping = folio->mapping;
247
248         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
249         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
250         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
251         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
252         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
253         if (mapping_shrinkable(mapping))
254                 inode_add_lru(mapping->host);
255         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
256
257         filemap_free_folio(mapping, folio);
258 }
259
260 /*
261  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
262  * @mapping: the mapping to which folios belong
263  * @fbatch: batch of folios to delete
264  *
265  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
266  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
267  * by page index and is optimised for it to be dense.
268  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
269  * modified).
270  *
271  * The function expects the i_pages lock to be held.
272  */
273 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
274                              struct folio_batch *fbatch)
275 {
276         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
277         long total_pages = 0;
278         int i = 0;
279         struct folio *folio;
280
281         mapping_set_update(&xas, mapping);
282         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
283                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
284                         break;
285
286                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
287                 if (xa_is_value(folio))
288                         continue;
289                 /*
290                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
291                  * pages locked so they are protected from being removed.
292                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
293                  * means our page has been removed, which shouldn't be
294                  * possible because we're holding the PageLock.
295                  */
296                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
297                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
298                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
299                         continue;
300                 }
301
302                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
303
304                 folio->mapping = NULL;
305                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
306
307                 i++;
308                 xas_store(&xas, NULL);
309                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
310         }
311         mapping->nrpages -= total_pages;
312 }
313
314 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
315                                   struct folio_batch *fbatch)
316 {
317         int i;
318
319         if (!folio_batch_count(fbatch))
320                 return;
321
322         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
323         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
324         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
325                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
326
327                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
328                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
329         }
330         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
331         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
332         if (mapping_shrinkable(mapping))
333                 inode_add_lru(mapping->host);
334         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
335
336         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
337                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
338 }
339
340 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
341 {
342         int ret = 0;
343         /* Check for outstanding write errors */
344         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
345             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
346                 ret = -ENOSPC;
347         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
348             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
349                 ret = -EIO;
350         return ret;
351 }
352 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
353
354 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
355 {
356         /* Check for outstanding write errors */
357         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
358                 return -EIO;
359         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
360                 return -ENOSPC;
361         return 0;
362 }
363
364 /**
365  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
366  * @mapping:    address space structure to write
367  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
368  *
369  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
370  * writeout.
371  *
372  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
373  */
374 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
375                            struct writeback_control *wbc)
376 {
377         int ret;
378
379         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
380             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
381                 return 0;
382
383         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
384         ret = do_writepages(mapping, wbc);
385         wbc_detach_inode(wbc);
386         return ret;
387 }
388 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
389
390 /**
391  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
392  * @mapping:    address space structure to write
393  * @start:      offset in bytes where the range starts
394  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
395  * @sync_mode:  enable synchronous operation
396  *
397  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
398  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
399  *
400  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
401  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
402  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
403  * be waited upon, and not just skipped over.
404  *
405  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
406  */
407 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
408                                 loff_t end, int sync_mode)
409 {
410         struct writeback_control wbc = {
411                 .sync_mode = sync_mode,
412                 .nr_to_write = LONG_MAX,
413                 .range_start = start,
414                 .range_end = end,
415         };
416
417         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
418 }
419
420 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
421         int sync_mode)
422 {
423         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
424 }
425
426 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
427 {
428         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
429 }
430 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
431
432 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
433                                 loff_t end)
434 {
435         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
438
439 /**
440  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
441  * @mapping:    target address_space
442  *
443  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
444  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
445  *
446  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
447  */
448 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
449 {
450         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
451 }
452 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
453
454 /**
455  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
456  * @mapping:           address space within which to check
457  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
458  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
459  *
460  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
461  * direct writing in this range will trigger a writeback.
462  *
463  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
464  * %false otherwise.
465  */
466 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
467                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
468 {
469         struct page *page;
470         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
471         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
472
473         if (end_byte < start_byte)
474                 return false;
475
476         rcu_read_lock();
477         for (;;) {
478                 page = xas_find(&xas, max);
479                 if (xas_retry(&xas, page))
480                         continue;
481                 /* Shadow entries don't count */
482                 if (xa_is_value(page))
483                         continue;
484                 /*
485                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
486                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
487                  * there was a page here recently.
488                  */
489                 break;
490         }
491         rcu_read_unlock();
492
493         return page != NULL;
494 }
495 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
496
497 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
498                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
499 {
500         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
501         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
502         struct pagevec pvec;
503         int nr_pages;
504
505         if (end_byte < start_byte)
506                 return;
507
508         pagevec_init(&pvec);
509         while (index <= end) {
510                 unsigned i;
511
512                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
513                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
514                 if (!nr_pages)
515                         break;
516
517                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
518                         struct page *page = pvec.pages[i];
519
520                         wait_on_page_writeback(page);
521                         ClearPageError(page);
522                 }
523                 pagevec_release(&pvec);
524                 cond_resched();
525         }
526 }
527
528 /**
529  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
530  * @mapping:            address space structure to wait for
531  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
532  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
533  *
534  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
535  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
536  * the address space and return it.
537  *
538  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
539  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
540  * reporting the error.
541  *
542  * Return: error status of the address space.
543  */
544 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
545                             loff_t end_byte)
546 {
547         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
548         return filemap_check_errors(mapping);
549 }
550 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
551
552 /**
553  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
554  * @mapping:            address space structure to wait for
555  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
556  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
557  *
558  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
559  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
560  * this function does not clear error status of the address space.
561  *
562  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
563  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
564  * fsfreeze(8)
565  */
566 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
567                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
568 {
569         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
570         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
571 }
572 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
573
574 /**
575  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
576  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
577  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
578  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
579  *
580  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
581  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
582  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
583  *
584  * Since the error status of the file is advanced by this function,
585  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
586  * reporting the error.
587  *
588  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
589  */
590 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
591 {
592         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
593
594         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
595         return file_check_and_advance_wb_err(file);
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
598
599 /**
600  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
601  * @mapping: address space structure to wait for
602  *
603  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
604  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
605  * does not clear error status of the address space.
606  *
607  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
608  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
609  * fsfreeze(8)
610  *
611  * Return: error status of the address space.
612  */
613 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
614 {
615         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
616         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
617 }
618 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
619
620 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
621 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
622 {
623         return mapping->nrpages;
624 }
625
626 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
627                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
628 {
629         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
630         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
631         struct page *page;
632
633         if (end_byte < start_byte)
634                 return false;
635
636         rcu_read_lock();
637         xas_for_each(&xas, page, max) {
638                 if (xas_retry(&xas, page))
639                         continue;
640                 if (xa_is_value(page))
641                         continue;
642                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
643                         break;
644         }
645         rcu_read_unlock();
646         return page != NULL;
647 }
648 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
649
650 /**
651  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
652  * @mapping:    the address_space for the pages
653  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
654  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
655  *
656  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
657  *
658  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
659  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
660  *
661  * Return: error status of the address space.
662  */
663 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
664                                  loff_t lstart, loff_t lend)
665 {
666         int err = 0;
667
668         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
669                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
670                                                  WB_SYNC_ALL);
671                 /*
672                  * Even if the above returned error, the pages may be
673                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
674                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
675                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
676                  */
677                 if (err != -EIO) {
678                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
679                                                 lstart, lend);
680                         if (!err)
681                                 err = err2;
682                 } else {
683                         /* Clear any previously stored errors */
684                         filemap_check_errors(mapping);
685                 }
686         } else {
687                 err = filemap_check_errors(mapping);
688         }
689         return err;
690 }
691 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
692
693 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
694 {
695         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
696
697         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
698 }
699 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
700
701 /**
702  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
703  *                                 and advance wb_err to current one
704  * @file: struct file on which the error is being reported
705  *
706  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
707  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
708  * since the file was opened if there haven't been any).
709  *
710  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
711  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
712  *
713  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
714  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
715  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
716  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
717  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
718  *
719  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
720  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
721  * the latest value swapped in for this file descriptor.
722  *
723  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
724  */
725 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
726 {
727         int err = 0;
728         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
729         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
730
731         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
732         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
733                 /* Something changed, must use slow path */
734                 spin_lock(&file->f_lock);
735                 old = file->f_wb_err;
736                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
737                                                 &file->f_wb_err);
738                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
739                 spin_unlock(&file->f_lock);
740         }
741
742         /*
743          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
744          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
745          * that the legacy code would have had on these flags.
746          */
747         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
748         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
749         return err;
750 }
751 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
752
753 /**
754  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
755  * @file:       file pointing to address_space with pages
756  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
757  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
758  *
759  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
760  *
761  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
762  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
763  *
764  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
765  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
766  *
767  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
768  */
769 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
770 {
771         int err = 0, err2;
772         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
773
774         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
775                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
776                                                  WB_SYNC_ALL);
777                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
778                 if (err != -EIO)
779                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
780         }
781         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
782         if (!err)
783                 err = err2;
784         return err;
785 }
786 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
787
788 /**
789  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
790  * @old:        page to be replaced
791  * @new:        page to replace with
792  *
793  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
794  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
795  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
796  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
797  * caller must do that.
798  *
799  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
800  */
801 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
802 {
803         struct folio *fold = page_folio(old);
804         struct folio *fnew = page_folio(new);
805         struct address_space *mapping = old->mapping;
806         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
807         pgoff_t offset = old->index;
808         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
809
810         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
811         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
812         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
813
814         get_page(new);
815         new->mapping = mapping;
816         new->index = offset;
817
818         mem_cgroup_migrate(fold, fnew);
819
820         xas_lock_irq(&xas);
821         xas_store(&xas, new);
822
823         old->mapping = NULL;
824         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
825         if (!PageHuge(old))
826                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
827         if (!PageHuge(new))
828                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
829         if (PageSwapBacked(old))
830                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
831         if (PageSwapBacked(new))
832                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
833         xas_unlock_irq(&xas);
834         if (freepage)
835                 freepage(old);
836         put_page(old);
837 }
838 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
839
840 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
841                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
842 {
843         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
844         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
845         bool charged = false;
846         long nr = 1;
847
848         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
849         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
850         mapping_set_update(&xas, mapping);
851
852         if (!huge) {
853                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
854                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
855                 if (error)
856                         return error;
857                 charged = true;
858                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
859                 nr = folio_nr_pages(folio);
860         }
861
862         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
863         folio_ref_add(folio, nr);
864         folio->mapping = mapping;
865         folio->index = xas.xa_index;
866
867         do {
868                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
869                 void *entry, *old = NULL;
870
871                 if (order > folio_order(folio))
872                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
873                                         order, gfp);
874                 xas_lock_irq(&xas);
875                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
876                         old = entry;
877                         if (!xa_is_value(entry)) {
878                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
879                                 goto unlock;
880                         }
881                 }
882
883                 if (old) {
884                         if (shadowp)
885                                 *shadowp = old;
886                         /* entry may have been split before we acquired lock */
887                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
888                         if (order > folio_order(folio)) {
889                                 /* How to handle large swap entries? */
890                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
891                                 xas_split(&xas, old, order);
892                                 xas_reset(&xas);
893                         }
894                 }
895
896                 xas_store(&xas, folio);
897                 if (xas_error(&xas))
898                         goto unlock;
899
900                 mapping->nrpages += nr;
901
902                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
903                 if (!huge) {
904                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
905                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
906                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
907                                                 NR_FILE_THPS, nr);
908                 }
909 unlock:
910                 xas_unlock_irq(&xas);
911         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
912
913         if (xas_error(&xas))
914                 goto error;
915
916         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
917         return 0;
918 error:
919         if (charged)
920                 mem_cgroup_uncharge(folio);
921         folio->mapping = NULL;
922         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
923         folio_put_refs(folio, nr);
924         return xas_error(&xas);
925 }
926 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
927
928 /**
929  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
930  * @page:       page to add
931  * @mapping:    the page's address_space
932  * @offset:     page index
933  * @gfp_mask:   page allocation mode
934  *
935  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
936  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
937  *
938  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
939  */
940 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
941                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
942 {
943         return __filemap_add_folio(mapping, page_folio(page), offset,
944                                           gfp_mask, NULL);
945 }
946 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
947
948 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
949                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
950 {
951         void *shadow = NULL;
952         int ret;
953
954         __folio_set_locked(folio);
955         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
956         if (unlikely(ret))
957                 __folio_clear_locked(folio);
958         else {
959                 /*
960                  * The folio might have been evicted from cache only
961                  * recently, in which case it should be activated like
962                  * any other repeatedly accessed folio.
963                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
964                  * data from the working set, only to cache data that will
965                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
966                  */
967                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
968                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
969                         workingset_refault(folio, shadow);
970                 folio_add_lru(folio);
971         }
972         return ret;
973 }
974 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
975
976 #ifdef CONFIG_NUMA
977 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
978 {
979         int n;
980         struct folio *folio;
981
982         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
983                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
984                 do {
985                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
986                         n = cpuset_mem_spread_node();
987                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
988                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
989
990                 return folio;
991         }
992         return folio_alloc(gfp, order);
993 }
994 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
995 #endif
996
997 /*
998  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
999  *
1000  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1001  *
1002  * @mapping1: the first mapping to lock
1003  * @mapping2: the second mapping to lock
1004  */
1005 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
1006                                  struct address_space *mapping2)
1007 {
1008         if (mapping1 > mapping2)
1009                 swap(mapping1, mapping2);
1010         if (mapping1)
1011                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
1012         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1013                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
1014 }
1015 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
1016
1017 /*
1018  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
1019  *
1020  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1021  *
1022  * @mapping1: the first mapping to unlock
1023  * @mapping2: the second mapping to unlock
1024  */
1025 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1026                                    struct address_space *mapping2)
1027 {
1028         if (mapping1)
1029                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1030         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1031                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1034
1035 /*
1036  * In order to wait for pages to become available there must be
1037  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1038  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1039  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1040  * become available, and for the woken contexts to check to be
1041  * sure the appropriate page became available, this saves space
1042  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1043  * collisions.
1044  */
1045 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1046 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1047 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1048
1049 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1050 {
1051         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1052 }
1053
1054 void __init pagecache_init(void)
1055 {
1056         int i;
1057
1058         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1059                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1060
1061         page_writeback_init();
1062
1063         /*
1064          * tmpfs uses the ZERO_PAGE for reading holes: it is up-to-date,
1065          * and splice's page_cache_pipe_buf_confirm() needs to see that.
1066          */
1067         SetPageUptodate(ZERO_PAGE(0));
1068 }
1069
1070 /*
1071  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1072  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1073  * one.
1074  *
1075  * We have:
1076  *
1077  *  (a) no special bits set:
1078  *
1079  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1080  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1081  *      and remove it from the wait queue.
1082  *
1083  *      Simple and straightforward.
1084  *
1085  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1086  *
1087  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1088  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1089  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1090  *
1091  *      This is the traditional exclusive wait.
1092  *
1093  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1094  *
1095  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1096  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1097  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1098  *      the waiter.
1099  *
1100  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1101  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1102  *      that it now has the lock.
1103  */
1104 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1105 {
1106         unsigned int flags;
1107         struct wait_page_key *key = arg;
1108         struct wait_page_queue *wait_page
1109                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1110
1111         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1112                 return 0;
1113
1114         /*
1115          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1116          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1117          */
1118         flags = wait->flags;
1119         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1120                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1121                         return -1;
1122                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1123                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1124                                 return -1;
1125                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1126                 }
1127         }
1128
1129         /*
1130          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1131          * is waiting for this will be checking the flags without
1132          * any locking.
1133          *
1134          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1135          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1136          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1137          */
1138         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1139         wake_up_state(wait->private, mode);
1140
1141         /*
1142          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1143          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1144          *
1145          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1146          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1147          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1148          * might be de-allocated and the process might even have
1149          * exited.
1150          */
1151         list_del_init_careful(&wait->entry);
1152         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1153 }
1154
1155 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1156 {
1157         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1158         struct wait_page_key key;
1159         unsigned long flags;
1160         wait_queue_entry_t bookmark;
1161
1162         key.folio = folio;
1163         key.bit_nr = bit_nr;
1164         key.page_match = 0;
1165
1166         bookmark.flags = 0;
1167         bookmark.private = NULL;
1168         bookmark.func = NULL;
1169         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1170
1171         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1172         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1173
1174         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1175                 /*
1176                  * Take a breather from holding the lock,
1177                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1178                  * to acquire the lock and remove themselves
1179                  * from wait queue
1180                  */
1181                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1182                 cpu_relax();
1183                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1184                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1185         }
1186
1187         /*
1188          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1189          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1190          * term waiter
1191          *
1192          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1193          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1194          * page waiters.
1195          */
1196         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1197                 folio_clear_waiters(folio);
1198                 /*
1199                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1200                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1201                  * other pages on it.
1202                  *
1203                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1204                  */
1205         }
1206         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1207 }
1208
1209 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1210 {
1211         if (!folio_test_waiters(folio))
1212                 return;
1213         folio_wake_bit(folio, bit);
1214 }
1215
1216 /*
1217  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1218  */
1219 enum behavior {
1220         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1221                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1222                          */
1223         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1224                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1225                          */
1226         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1227                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1228                          */
1229 };
1230
1231 /*
1232  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1233  * if successful.
1234  */
1235 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1236                                         struct wait_queue_entry *wait)
1237 {
1238         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1239                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1240                         return false;
1241         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1242                 return false;
1243
1244         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1245         return true;
1246 }
1247
1248 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1249 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1250
1251 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1252                 int state, enum behavior behavior)
1253 {
1254         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1255         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1256         struct wait_page_queue wait_page;
1257         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1258         bool thrashing = false;
1259         bool delayacct = false;
1260         unsigned long pflags;
1261
1262         if (bit_nr == PG_locked &&
1263             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1264                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1265                         delayacct_thrashing_start();
1266                         delayacct = true;
1267                 }
1268                 psi_memstall_enter(&pflags);
1269                 thrashing = true;
1270         }
1271
1272         init_wait(wait);
1273         wait->func = wake_page_function;
1274         wait_page.folio = folio;
1275         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1276
1277 repeat:
1278         wait->flags = 0;
1279         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1280                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1281                 if (--unfairness < 0)
1282                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1283         }
1284
1285         /*
1286          * Do one last check whether we can get the
1287          * page bit synchronously.
1288          *
1289          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1290          * to let any waker we _just_ missed know they
1291          * need to wake us up (otherwise they'll never
1292          * even go to the slow case that looks at the
1293          * page queue), and add ourselves to the wait
1294          * queue if we need to sleep.
1295          *
1296          * This part needs to be done under the queue
1297          * lock to avoid races.
1298          */
1299         spin_lock_irq(&q->lock);
1300         folio_set_waiters(folio);
1301         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1302                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1303         spin_unlock_irq(&q->lock);
1304
1305         /*
1306          * From now on, all the logic will be based on
1307          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1308          * see whether the page bit testing has already
1309          * been done by the wake function.
1310          *
1311          * We can drop our reference to the folio.
1312          */
1313         if (behavior == DROP)
1314                 folio_put(folio);
1315
1316         /*
1317          * Note that until the "finish_wait()", or until
1318          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1319          * be very careful with the 'wait->flags', because
1320          * we may race with a waker that sets them.
1321          */
1322         for (;;) {
1323                 unsigned int flags;
1324
1325                 set_current_state(state);
1326
1327                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1328                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1329                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1330                         if (signal_pending_state(state, current))
1331                                 break;
1332
1333                         io_schedule();
1334                         continue;
1335                 }
1336
1337                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1338                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1339                         break;
1340
1341                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1342                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1343                         break;
1344
1345                 /*
1346                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1347                  * try to get it ourselves.
1348                  *
1349                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1350                  */
1351                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1352                         goto repeat;
1353
1354                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1355                 break;
1356         }
1357
1358         /*
1359          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1360          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1361          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1362          * to do it here would be difficult and prone to races.
1363          */
1364         finish_wait(q, wait);
1365
1366         if (thrashing) {
1367                 if (delayacct)
1368                         delayacct_thrashing_end();
1369                 psi_memstall_leave(&pflags);
1370         }
1371
1372         /*
1373          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1374          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1375          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1376          * test but before the 'finish_wait()'.
1377          *
1378          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1379          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1380          * return value based on that state without races.
1381          *
1382          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1383          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1384          */
1385         if (behavior == EXCLUSIVE)
1386                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1387
1388         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1389 }
1390
1391 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1392 /**
1393  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1394  * @entry: migration swap entry.
1395  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1396  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1397  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1398  *
1399  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1400  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1401  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1402  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1403  * the page.
1404  *
1405  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1406  *
1407  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1408  * there.
1409  */
1410 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1411                                 spinlock_t *ptl)
1412 {
1413         struct wait_page_queue wait_page;
1414         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1415         bool thrashing = false;
1416         bool delayacct = false;
1417         unsigned long pflags;
1418         wait_queue_head_t *q;
1419         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1420
1421         q = folio_waitqueue(folio);
1422         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1423                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1424                         delayacct_thrashing_start();
1425                         delayacct = true;
1426                 }
1427                 psi_memstall_enter(&pflags);
1428                 thrashing = true;
1429         }
1430
1431         init_wait(wait);
1432         wait->func = wake_page_function;
1433         wait_page.folio = folio;
1434         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1435         wait->flags = 0;
1436
1437         spin_lock_irq(&q->lock);
1438         folio_set_waiters(folio);
1439         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1440                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1441         spin_unlock_irq(&q->lock);
1442
1443         /*
1444          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1445          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1446          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1447          */
1448         if (ptep)
1449                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1450         else
1451                 spin_unlock(ptl);
1452
1453         for (;;) {
1454                 unsigned int flags;
1455
1456                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1457
1458                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1459                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1460                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1461                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1462                                 break;
1463
1464                         io_schedule();
1465                         continue;
1466                 }
1467                 break;
1468         }
1469
1470         finish_wait(q, wait);
1471
1472         if (thrashing) {
1473                 if (delayacct)
1474                         delayacct_thrashing_end();
1475                 psi_memstall_leave(&pflags);
1476         }
1477 }
1478 #endif
1479
1480 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1481 {
1482         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1485
1486 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1487 {
1488         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1489 }
1490 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1491
1492 /**
1493  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1494  * @folio: The folio to wait for.
1495  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1496  *
1497  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1498  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1499  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1500  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1501  * dereference @folio.
1502  *
1503  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1504  */
1505 int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1506 {
1507         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1508 }
1509
1510 /**
1511  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1512  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1513  * @waiter: Waiter to add to the queue
1514  *
1515  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1516  */
1517 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1518 {
1519         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1520         unsigned long flags;
1521
1522         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1523         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1524         folio_set_waiters(folio);
1525         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1526 }
1527 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1528
1529 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1530
1531 /*
1532  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1533  *
1534  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1535  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1536  * not support that special operation, we just do this all by hand
1537  * instead.
1538  *
1539  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1540  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1541  * in the same byte as PG_locked.
1542  */
1543 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1544 {
1545         clear_bit_unlock(nr, mem);
1546         /* smp_mb__after_atomic(); */
1547         return test_bit(PG_waiters, mem);
1548 }
1549
1550 #endif
1551
1552 /**
1553  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1554  * @folio: The folio.
1555  *
1556  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1557  *
1558  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1559  * called from NMI context.
1560  */
1561 void folio_unlock(struct folio *folio)
1562 {
1563         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1564         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1565         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1566         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1567         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1568                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1569 }
1570 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1571
1572 /**
1573  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1574  * @folio: The folio.
1575  *
1576  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1577  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1578  *
1579  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1580  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1581  * serialised.
1582  */
1583 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1584 {
1585         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1586         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1587         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1588         folio_put(folio);
1589 }
1590 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1591
1592 /**
1593  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1594  * @folio: The folio to wait on.
1595  *
1596  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1597  */
1598 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1599 {
1600         while (folio_test_private_2(folio))
1601                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1602 }
1603 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1604
1605 /**
1606  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1607  * @folio: The folio to wait on.
1608  *
1609  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1610  * fatal signal is received by the calling task.
1611  *
1612  * Return:
1613  * - 0 if successful.
1614  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1615  */
1616 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1617 {
1618         int ret = 0;
1619
1620         while (folio_test_private_2(folio)) {
1621                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1622                 if (ret < 0)
1623                         break;
1624         }
1625
1626         return ret;
1627 }
1628 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1629
1630 /**
1631  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1632  * @folio: The folio.
1633  */
1634 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1635 {
1636         /*
1637          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1638          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1639          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1640          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1641          * end of every folio writeback.
1642          */
1643         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1644                 folio_clear_reclaim(folio);
1645                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1650          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1651          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1652          * reused before the folio_wake().
1653          */
1654         folio_get(folio);
1655         if (!__folio_end_writeback(folio))
1656                 BUG();
1657
1658         smp_mb__after_atomic();
1659         folio_wake(folio, PG_writeback);
1660         acct_reclaim_writeback(folio);
1661         folio_put(folio);
1662 }
1663 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1664
1665 /*
1666  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1667  * flags appropriately
1668  */
1669 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1670 {
1671         if (!is_write) {
1672                 if (!err) {
1673                         SetPageUptodate(page);
1674                 } else {
1675                         ClearPageUptodate(page);
1676                         SetPageError(page);
1677                 }
1678                 unlock_page(page);
1679         } else {
1680                 if (err) {
1681                         struct address_space *mapping;
1682
1683                         SetPageError(page);
1684                         mapping = page_mapping(page);
1685                         if (mapping)
1686                                 mapping_set_error(mapping, err);
1687                 }
1688                 end_page_writeback(page);
1689         }
1690 }
1691 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1692
1693 /**
1694  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1695  * @folio: The folio to lock
1696  */
1697 void __folio_lock(struct folio *folio)
1698 {
1699         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1700                                 EXCLUSIVE);
1701 }
1702 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1703
1704 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1705 {
1706         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1707                                         EXCLUSIVE);
1708 }
1709 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1710
1711 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1712 {
1713         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1714         int ret = 0;
1715
1716         wait->folio = folio;
1717         wait->bit_nr = PG_locked;
1718
1719         spin_lock_irq(&q->lock);
1720         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1721         folio_set_waiters(folio);
1722         ret = !folio_trylock(folio);
1723         /*
1724          * If we were successful now, we know we're still on the
1725          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1726          * safe to remove and return success, we know the callback
1727          * isn't going to trigger.
1728          */
1729         if (!ret)
1730                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1731         else
1732                 ret = -EIOCBQUEUED;
1733         spin_unlock_irq(&q->lock);
1734         return ret;
1735 }
1736
1737 /*
1738  * Return values:
1739  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1740  * false - folio is not locked.
1741  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1742  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1743  *     which case mmap_lock is still held.
1744  *
1745  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1746  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1747  */
1748 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1749                          unsigned int flags)
1750 {
1751         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1752                 /*
1753                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1754                  * even though return 0.
1755                  */
1756                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1757                         return false;
1758
1759                 mmap_read_unlock(mm);
1760                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1761                         folio_wait_locked_killable(folio);
1762                 else
1763                         folio_wait_locked(folio);
1764                 return false;
1765         }
1766         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1767                 bool ret;
1768
1769                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1770                 if (ret) {
1771                         mmap_read_unlock(mm);
1772                         return false;
1773                 }
1774         } else {
1775                 __folio_lock(folio);
1776         }
1777
1778         return true;
1779 }
1780
1781 /**
1782  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1783  * @mapping: Mapping.
1784  * @index: Index.
1785  * @max_scan: Maximum range to search.
1786  *
1787  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1788  * gap with the lowest index.
1789  *
1790  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1791  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1792  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1793  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1794  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1795  *
1796  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1797  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1798  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1799  */
1800 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1801                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1802 {
1803         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1804
1805         while (max_scan--) {
1806                 void *entry = xas_next(&xas);
1807                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1808                         break;
1809                 if (xas.xa_index == 0)
1810                         break;
1811         }
1812
1813         return xas.xa_index;
1814 }
1815 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1816
1817 /**
1818  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1819  * @mapping: Mapping.
1820  * @index: Index.
1821  * @max_scan: Maximum range to search.
1822  *
1823  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1824  * gap with the highest index.
1825  *
1826  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1827  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1828  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1829  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1830  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1831  *
1832  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1833  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1834  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1835  */
1836 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1837                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1838 {
1839         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1840
1841         while (max_scan--) {
1842                 void *entry = xas_prev(&xas);
1843                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1844                         break;
1845                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1846                         break;
1847         }
1848
1849         return xas.xa_index;
1850 }
1851 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1852
1853 /*
1854  * Lockless page cache protocol:
1855  * On the lookup side:
1856  * 1. Load the folio from i_pages
1857  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1858  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1859  *
1860  * On the removal side:
1861  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1862  * B. Remove the page from i_pages
1863  * C. Return the page to the page allocator
1864  *
1865  * This means that any page may have its reference count temporarily
1866  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1867  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1868  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1869  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1870  * folio_put().
1871  */
1872
1873 /*
1874  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1875  * @mapping: the address_space to search
1876  * @index: The page cache index.
1877  *
1878  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1879  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1880  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1881  * it is returned without further action.
1882  *
1883  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1884  */
1885 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1886 {
1887         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1888         struct folio *folio;
1889
1890         rcu_read_lock();
1891 repeat:
1892         xas_reset(&xas);
1893         folio = xas_load(&xas);
1894         if (xas_retry(&xas, folio))
1895                 goto repeat;
1896         /*
1897          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1898          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1899          */
1900         if (!folio || xa_is_value(folio))
1901                 goto out;
1902
1903         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1904                 goto repeat;
1905
1906         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1907                 folio_put(folio);
1908                 goto repeat;
1909         }
1910 out:
1911         rcu_read_unlock();
1912
1913         return folio;
1914 }
1915
1916 /**
1917  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1918  * @mapping: The address_space to search.
1919  * @index: The page index.
1920  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1921  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1922  *
1923  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1924  *
1925  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1926  *
1927  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1928  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1929  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1930  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1931  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1932  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1933  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1934  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1935  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1936  *   returning so the caller can do the same dance.
1937  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1938  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1939  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1940  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1941  *
1942  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1943  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1944  *
1945  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1946  *
1947  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1948  */
1949 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1950                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1951 {
1952         struct folio *folio;
1953
1954 repeat:
1955         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1956         if (xa_is_value(folio)) {
1957                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1958                         return folio;
1959                 folio = NULL;
1960         }
1961         if (!folio)
1962                 goto no_page;
1963
1964         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1965                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1966                         if (!folio_trylock(folio)) {
1967                                 folio_put(folio);
1968                                 return NULL;
1969                         }
1970                 } else {
1971                         folio_lock(folio);
1972                 }
1973
1974                 /* Has the page been truncated? */
1975                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1976                         folio_unlock(folio);
1977                         folio_put(folio);
1978                         goto repeat;
1979                 }
1980                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1981         }
1982
1983         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1984                 folio_mark_accessed(folio);
1985         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1986                 /* Clear idle flag for buffer write */
1987                 if (folio_test_idle(folio))
1988                         folio_clear_idle(folio);
1989         }
1990
1991         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1992                 folio_wait_stable(folio);
1993 no_page:
1994         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1995                 int err;
1996                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1997                         gfp |= __GFP_WRITE;
1998                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1999                         gfp &= ~__GFP_FS;
2000
2001                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
2002                 if (!folio)
2003                         return NULL;
2004
2005                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
2006                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
2007
2008                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
2009                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
2010                         __folio_set_referenced(folio);
2011
2012                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
2013                 if (unlikely(err)) {
2014                         folio_put(folio);
2015                         folio = NULL;
2016                         if (err == -EEXIST)
2017                                 goto repeat;
2018                 }
2019
2020                 /*
2021                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
2022                  * we expect an unlocked page.
2023                  */
2024                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
2025                         folio_unlock(folio);
2026         }
2027
2028         return folio;
2029 }
2030 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
2031
2032 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
2033                 xa_mark_t mark)
2034 {
2035         struct folio *folio;
2036
2037 retry:
2038         if (mark == XA_PRESENT)
2039                 folio = xas_find(xas, max);
2040         else
2041                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2042
2043         if (xas_retry(xas, folio))
2044                 goto retry;
2045         /*
2046          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2047          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2048          * without attempting to raise page count.
2049          */
2050         if (!folio || xa_is_value(folio))
2051                 return folio;
2052
2053         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2054                 goto reset;
2055
2056         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2057                 folio_put(folio);
2058                 goto reset;
2059         }
2060
2061         return folio;
2062 reset:
2063         xas_reset(xas);
2064         goto retry;
2065 }
2066
2067 /**
2068  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2069  * @mapping:    The address_space to search
2070  * @start:      The starting page cache index
2071  * @end:        The final page index (inclusive).
2072  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2073  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2074  *
2075  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2076  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2077  * takes a reference on any actual folios it returns.
2078  *
2079  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2080  * due to not-present entries or large folios.
2081  *
2082  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2083  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2084  *
2085  * Return: The number of entries which were found.
2086  */
2087 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2088                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2089 {
2090         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2091         struct folio *folio;
2092
2093         rcu_read_lock();
2094         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2095                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2096                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2097                         break;
2098         }
2099         rcu_read_unlock();
2100
2101         return folio_batch_count(fbatch);
2102 }
2103
2104 /**
2105  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2106  * @mapping:    The address_space to search.
2107  * @start:      The starting page cache index.
2108  * @end:        The final page index (inclusive).
2109  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2110  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2111  *
2112  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2113  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2114  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2115  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2116  * partially outside the range are not returned.
2117  *
2118  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2119  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2120  * locked or folios under writeback.
2121  *
2122  * Return: The number of entries which were found.
2123  */
2124 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2125                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2126 {
2127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2128         struct folio *folio;
2129
2130         rcu_read_lock();
2131         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2132                 if (!xa_is_value(folio)) {
2133                         if (folio->index < start)
2134                                 goto put;
2135                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2136                                 goto put;
2137                         if (!folio_trylock(folio))
2138                                 goto put;
2139                         if (folio->mapping != mapping ||
2140                             folio_test_writeback(folio))
2141                                 goto unlock;
2142                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2143                                         folio);
2144                 }
2145                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2146                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2147                         break;
2148                 continue;
2149 unlock:
2150                 folio_unlock(folio);
2151 put:
2152                 folio_put(folio);
2153         }
2154         rcu_read_unlock();
2155
2156         return folio_batch_count(fbatch);
2157 }
2158
2159 static inline
2160 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2161 {
2162         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2163                 return false;
2164         if (index >= max)
2165                 return false;
2166         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2167 }
2168
2169 /**
2170  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2171  * @mapping:    The address_space to search
2172  * @start:      The starting page index
2173  * @end:        The final page index (inclusive)
2174  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2175  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2176  *
2177  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2178  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2179  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2180  * a reference against the returned pages.
2181  *
2182  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2183  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2184  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2185  *
2186  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2187  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2188  * reached.
2189  */
2190 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2191                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2192                               struct page **pages)
2193 {
2194         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2195         struct folio *folio;
2196         unsigned ret = 0;
2197
2198         if (unlikely(!nr_pages))
2199                 return 0;
2200
2201         rcu_read_lock();
2202         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2203                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2204                 if (xa_is_value(folio))
2205                         continue;
2206
2207 again:
2208                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2209                 if (++ret == nr_pages) {
2210                         *start = xas.xa_index + 1;
2211                         goto out;
2212                 }
2213                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end)) {
2214                         xas.xa_index++;
2215                         folio_ref_inc(folio);
2216                         goto again;
2217                 }
2218         }
2219
2220         /*
2221          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2222          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2223          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2224          * already broken anyway.
2225          */
2226         if (end == (pgoff_t)-1)
2227                 *start = (pgoff_t)-1;
2228         else
2229                 *start = end + 1;
2230 out:
2231         rcu_read_unlock();
2232
2233         return ret;
2234 }
2235
2236 /**
2237  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2238  * @mapping:    The address_space to search
2239  * @index:      The starting page index
2240  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2241  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2242  *
2243  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages_range(),
2244  * except that the returned number of pages are guaranteed to be
2245  * contiguous.
2246  *
2247  * Return: the number of pages which were found.
2248  */
2249 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2250                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2251 {
2252         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2253         struct folio *folio;
2254         unsigned int ret = 0;
2255
2256         if (unlikely(!nr_pages))
2257                 return 0;
2258
2259         rcu_read_lock();
2260         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2261                 if (xas_retry(&xas, folio))
2262                         continue;
2263                 /*
2264                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2265                  * No current caller is looking for DAX entries.
2266                  */
2267                 if (xa_is_value(folio))
2268                         break;
2269
2270                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2271                         goto retry;
2272
2273                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2274                         goto put_page;
2275
2276 again:
2277                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2278                 if (++ret == nr_pages)
2279                         break;
2280                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, ULONG_MAX)) {
2281                         xas.xa_index++;
2282                         folio_ref_inc(folio);
2283                         goto again;
2284                 }
2285                 continue;
2286 put_page:
2287                 folio_put(folio);
2288 retry:
2289                 xas_reset(&xas);
2290         }
2291         rcu_read_unlock();
2292         return ret;
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2295
2296 /**
2297  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2298  * @mapping:    the address_space to search
2299  * @index:      the starting page index
2300  * @end:        The final page index (inclusive)
2301  * @tag:        the tag index
2302  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2303  * @pages:      where the resulting pages are placed
2304  *
2305  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2306  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2307  * last page we return, ready for the next iteration.
2308  *
2309  * Return: the number of pages which were found.
2310  */
2311 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2312                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2313                         struct page **pages)
2314 {
2315         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2316         struct folio *folio;
2317         unsigned ret = 0;
2318
2319         if (unlikely(!nr_pages))
2320                 return 0;
2321
2322         rcu_read_lock();
2323         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2324                 /*
2325                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2326                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2327                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2328                  */
2329                 if (xa_is_value(folio))
2330                         continue;
2331
2332                 pages[ret] = &folio->page;
2333                 if (++ret == nr_pages) {
2334                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2335                         goto out;
2336                 }
2337         }
2338
2339         /*
2340          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2341          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2342          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2343          * broken anyway.
2344          */
2345         if (end == (pgoff_t)-1)
2346                 *index = (pgoff_t)-1;
2347         else
2348                 *index = end + 1;
2349 out:
2350         rcu_read_unlock();
2351
2352         return ret;
2353 }
2354 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2355
2356 /*
2357  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2358  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2359  *
2360  *      ---R__________________________________________B__________
2361  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2362  *
2363  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2364  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2365  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2366  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2367  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2368  *
2369  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2370  */
2371 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2372 {
2373         ra->ra_pages /= 4;
2374 }
2375
2376 /*
2377  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2378  *
2379  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2380  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2381  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2382  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2383  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2384  */
2385 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2386                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2387 {
2388         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2389         struct folio *folio;
2390
2391         rcu_read_lock();
2392         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2393                 if (xas_retry(&xas, folio))
2394                         continue;
2395                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2396                         break;
2397                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2398                         goto retry;
2399
2400                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2401                         goto put_folio;
2402
2403                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2404                         break;
2405                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2406                         break;
2407                 if (folio_test_readahead(folio))
2408                         break;
2409                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2410                 continue;
2411 put_folio:
2412                 folio_put(folio);
2413 retry:
2414                 xas_reset(&xas);
2415         }
2416         rcu_read_unlock();
2417 }
2418
2419 static int filemap_read_folio(struct file *file, struct address_space *mapping,
2420                 struct folio *folio)
2421 {
2422         int error;
2423
2424         /*
2425          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2426          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if readpage
2427          * fails.
2428          */
2429         folio_clear_error(folio);
2430         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2431         error = mapping->a_ops->readpage(file, &folio->page);
2432         if (error)
2433                 return error;
2434
2435         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2436         if (error)
2437                 return error;
2438         if (folio_test_uptodate(folio))
2439                 return 0;
2440         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2441         return -EIO;
2442 }
2443
2444 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2445                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2446 {
2447         int count;
2448
2449         if (folio_test_uptodate(folio))
2450                 return true;
2451         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2452         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2453                 return false;
2454         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2455                 return false;
2456         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2457                 return false;
2458
2459         count = iter->count;
2460         if (folio_pos(folio) > pos) {
2461                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2462                 pos = 0;
2463         } else {
2464                 pos -= folio_pos(folio);
2465         }
2466
2467         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(&folio->page, pos, count);
2468 }
2469
2470 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2471                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2472                 struct folio *folio)
2473 {
2474         int error;
2475
2476         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2477                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2478                         return -EAGAIN;
2479         } else {
2480                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2481         }
2482
2483         if (!folio_trylock(folio)) {
2484                 error = -EAGAIN;
2485                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2486                         goto unlock_mapping;
2487                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2488                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2489                         /*
2490                          * This is where we usually end up waiting for a
2491                          * previously submitted readahead to finish.
2492                          */
2493                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2494                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2495                 }
2496                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2497                 if (error)
2498                         goto unlock_mapping;
2499         }
2500
2501         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2502         if (!folio->mapping)
2503                 goto unlock;
2504
2505         error = 0;
2506         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2507                 goto unlock;
2508
2509         error = -EAGAIN;
2510         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2511                 goto unlock;
2512
2513         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping, folio);
2514         goto unlock_mapping;
2515 unlock:
2516         folio_unlock(folio);
2517 unlock_mapping:
2518         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2519         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2520                 folio_put(folio);
2521         return error;
2522 }
2523
2524 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2525                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2526                 struct folio_batch *fbatch)
2527 {
2528         struct folio *folio;
2529         int error;
2530
2531         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2532         if (!folio)
2533                 return -ENOMEM;
2534
2535         /*
2536          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2537          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2538          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2539          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2540          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2541          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2542          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2543          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2544          * pages or ->readpages() that need to hold invalidate_lock
2545          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2546          * well to keep locking rules simple.
2547          */
2548         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2549         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2550                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2551         if (error == -EEXIST)
2552                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2553         if (error)
2554                 goto error;
2555
2556         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
2557         if (error)
2558                 goto error;
2559
2560         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2561         folio_batch_add(fbatch, folio);
2562         return 0;
2563 error:
2564         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2565         folio_put(folio);
2566         return error;
2567 }
2568
2569 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2570                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2571                 pgoff_t last_index)
2572 {
2573         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2574
2575         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2576                 return -EAGAIN;
2577         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2578         return 0;
2579 }
2580
2581 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2582                 struct folio_batch *fbatch)
2583 {
2584         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2585         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2586         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2587         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2588         pgoff_t last_index;
2589         struct folio *folio;
2590         int err = 0;
2591
2592         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2593 retry:
2594         if (fatal_signal_pending(current))
2595                 return -EINTR;
2596
2597         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2598         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2599                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2600                         return -EAGAIN;
2601                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2602                                 last_index - index);
2603                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2604         }
2605         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2606                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2607                         return -EAGAIN;
2608                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2609                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2610                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2611                         goto retry;
2612                 return err;
2613         }
2614
2615         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2616         if (folio_test_readahead(folio)) {
2617                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2618                 if (err)
2619                         goto err;
2620         }
2621         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2622                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2623                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2624                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2625                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2626                 if (err)
2627                         goto err;
2628         }
2629
2630         return 0;
2631 err:
2632         if (err < 0)
2633                 folio_put(folio);
2634         if (likely(--fbatch->nr))
2635                 return 0;
2636         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2637                 goto retry;
2638         return err;
2639 }
2640
2641 /**
2642  * filemap_read - Read data from the page cache.
2643  * @iocb: The iocb to read.
2644  * @iter: Destination for the data.
2645  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2646  *
2647  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2648  * uses the readahead and readpage address_space operations to fetch it.
2649  *
2650  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2651  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2652  * a negative error number.
2653  */
2654 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2655                 ssize_t already_read)
2656 {
2657         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2658         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2659         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2660         struct inode *inode = mapping->host;
2661         struct folio_batch fbatch;
2662         int i, error = 0;
2663         bool writably_mapped;
2664         loff_t isize, end_offset;
2665
2666         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2667                 return 0;
2668         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2669                 return 0;
2670
2671         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2672         folio_batch_init(&fbatch);
2673
2674         do {
2675                 cond_resched();
2676
2677                 /*
2678                  * If we've already successfully copied some data, then we
2679                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2680                  * an async read NOWAIT at that point.
2681                  */
2682                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2683                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2684
2685                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2686                         break;
2687
2688                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2689                 if (error < 0)
2690                         break;
2691
2692                 /*
2693                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2694                  *
2695                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2696                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2697                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2698                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2699                  */
2700                 isize = i_size_read(inode);
2701                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2702                         goto put_folios;
2703                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2704
2705                 /*
2706                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2707                  * cachelines that might be contended:
2708                  */
2709                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2710
2711                 /*
2712                  * When a sequential read accesses a page several times, only
2713                  * mark it as accessed the first time.
2714                  */
2715                 if (iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT !=
2716                     ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT)
2717                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2718
2719                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2720                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2721                         size_t fsize = folio_size(folio);
2722                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2723                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2724                                              fsize - offset);
2725                         size_t copied;
2726
2727                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2728                                 break;
2729                         if (i > 0)
2730                                 folio_mark_accessed(folio);
2731                         /*
2732                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2733                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2734                          * before reading the folio on the kernel side.
2735                          */
2736                         if (writably_mapped)
2737                                 flush_dcache_folio(folio);
2738
2739                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2740
2741                         already_read += copied;
2742                         iocb->ki_pos += copied;
2743                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2744
2745                         if (copied < bytes) {
2746                                 error = -EFAULT;
2747                                 break;
2748                         }
2749                 }
2750 put_folios:
2751                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2752                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2753                 folio_batch_init(&fbatch);
2754         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2755
2756         file_accessed(filp);
2757
2758         return already_read ? already_read : error;
2759 }
2760 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2761
2762 /**
2763  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2764  * @iocb:       kernel I/O control block
2765  * @iter:       destination for the data read
2766  *
2767  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2768  * that can use the page cache directly.
2769  *
2770  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2771  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2772  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2773  *
2774  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2775  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2776  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2777  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2778  *
2779  * Return:
2780  * * number of bytes copied, even for partial reads
2781  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2782  */
2783 ssize_t
2784 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2785 {
2786         size_t count = iov_iter_count(iter);
2787         ssize_t retval = 0;
2788
2789         if (!count)
2790                 return 0; /* skip atime */
2791
2792         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2793                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2794                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2795                 struct inode *inode = mapping->host;
2796
2797                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2798                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2799                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2800                                 return -EAGAIN;
2801                 } else {
2802                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2803                                                 iocb->ki_pos,
2804                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2805                         if (retval < 0)
2806                                 return retval;
2807                 }
2808
2809                 file_accessed(file);
2810
2811                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2812                 if (retval >= 0) {
2813                         iocb->ki_pos += retval;
2814                         count -= retval;
2815                 }
2816                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2817                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2818
2819                 /*
2820                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2821                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2822                  * we've already read everything we wanted to, or if
2823                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2824                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2825                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2826                  * DAX files, so don't bother trying.
2827                  */
2828                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2829                         return retval;
2830                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2831                         return retval;
2832         }
2833
2834         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2835 }
2836 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2837
2838 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2839                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2840                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2841 {
2842         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2843         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2844
2845         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2846                 return seek_data ? start : end;
2847         if (!ops->is_partially_uptodate)
2848                 return seek_data ? end : start;
2849
2850         xas_pause(xas);
2851         rcu_read_unlock();
2852         folio_lock(folio);
2853         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2854                 goto unlock;
2855
2856         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2857
2858         do {
2859                 if (ops->is_partially_uptodate(&folio->page, offset, bsz) ==
2860                                                         seek_data)
2861                         break;
2862                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2863                 offset += bsz;
2864         } while (offset < folio_size(folio));
2865 unlock:
2866         folio_unlock(folio);
2867         rcu_read_lock();
2868         return start;
2869 }
2870
2871 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2872 {
2873         if (xa_is_value(folio))
2874                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2875         return folio_size(folio);
2876 }
2877
2878 /**
2879  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2880  * @mapping: Address space to search.
2881  * @start: First byte to consider.
2882  * @end: Limit of search (exclusive).
2883  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2884  *
2885  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2886  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2887  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2888  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2889  * unwritten extents.
2890  *
2891  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2892  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2893  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2894  * and @end contain data.
2895  */
2896 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2897                 loff_t end, int whence)
2898 {
2899         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2900         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2901         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2902         struct folio *folio;
2903
2904         if (end <= start)
2905                 return -ENXIO;
2906
2907         rcu_read_lock();
2908         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2909                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2910                 size_t seek_size;
2911
2912                 if (start < pos) {
2913                         if (!seek_data)
2914                                 goto unlock;
2915                         start = pos;
2916                 }
2917
2918                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2919                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2920                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2921                                 seek_data);
2922                 if (start < pos)
2923                         goto unlock;
2924                 if (start >= end)
2925                         break;
2926                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2927                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2928                 if (!xa_is_value(folio))
2929                         folio_put(folio);
2930         }
2931         if (seek_data)
2932                 start = -ENXIO;
2933 unlock:
2934         rcu_read_unlock();
2935         if (folio && !xa_is_value(folio))
2936                 folio_put(folio);
2937         if (start > end)
2938                 return end;
2939         return start;
2940 }
2941
2942 #ifdef CONFIG_MMU
2943 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2944 /*
2945  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2946  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2947  * @folio - the folio to lock.
2948  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2949  *
2950  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2951  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2952  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2953  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2954  * needs to be fput()'ed at a later point.
2955  */
2956 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2957                                      struct file **fpin)
2958 {
2959         if (folio_trylock(folio))
2960                 return 1;
2961
2962         /*
2963          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2964          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2965          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2966          */
2967         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2968                 return 0;
2969
2970         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2971         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2972                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
2973                         /*
2974                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2975                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2976                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2977                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2978                          */
2979                         if (*fpin == NULL)
2980                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2981                         return 0;
2982                 }
2983         } else
2984                 __folio_lock(folio);
2985
2986         return 1;
2987 }
2988
2989 /*
2990  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2991  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2992  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2993  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2994  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2995  */
2996 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2997 {
2998         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2999         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3000         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3001         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
3002         struct file *fpin = NULL;
3003         unsigned int mmap_miss;
3004
3005 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3006         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3007         if (vmf->vma->vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3008                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3009                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3010                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3011                 /*
3012                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3013                  * readahead, unless we've been told not to.
3014                  */
3015                 if (!(vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ))
3016                         ra->size *= 2;
3017                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3018                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3019                 return fpin;
3020         }
3021 #endif
3022
3023         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3024         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
3025                 return fpin;
3026         if (!ra->ra_pages)
3027                 return fpin;
3028
3029         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3030                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3031                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3032                 return fpin;
3033         }
3034
3035         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3036         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3037         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3038                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3039
3040         /*
3041          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3042          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3043          */
3044         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3045                 return fpin;
3046
3047         /*
3048          * mmap read-around
3049          */
3050         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3051         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3052         ra->size = ra->ra_pages;
3053         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3054         ractl._index = ra->start;
3055         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3056         return fpin;
3057 }
3058
3059 /*
3060  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3061  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3062  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3063  */
3064 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3065                                             struct folio *folio)
3066 {
3067         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3068         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3069         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3070         struct file *fpin = NULL;
3071         unsigned int mmap_miss;
3072
3073         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3074         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3075                 return fpin;
3076
3077         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3078         if (mmap_miss)
3079                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3080
3081         if (folio_test_readahead(folio)) {
3082                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3083                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3084         }
3085         return fpin;
3086 }
3087
3088 /**
3089  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3090  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3091  *
3092  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3093  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3094  *
3095  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3096  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3097  * having a lot of duplicated code.
3098  *
3099  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3100  *
3101  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3102  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3103  *
3104  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3105  * has not been released.
3106  *
3107  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3108  *
3109  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3110  */
3111 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3112 {
3113         int error;
3114         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3115         struct file *fpin = NULL;
3116         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3117         struct inode *inode = mapping->host;
3118         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3119         struct folio *folio;
3120         vm_fault_t ret = 0;
3121         bool mapping_locked = false;
3122
3123         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3124         if (unlikely(index >= max_idx))
3125                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3126
3127         /*
3128          * Do we have something in the page cache already?
3129          */
3130         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3131         if (likely(folio)) {
3132                 /*
3133                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3134                  * the lock.
3135                  */
3136                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3137                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3138                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3139                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3140                         mapping_locked = true;
3141                 }
3142         } else {
3143                 /* No page in the page cache at all */
3144                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3145                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3146                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3147                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3148 retry_find:
3149                 /*
3150                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3151                  * invalidate_lock
3152                  */
3153                 if (!mapping_locked) {
3154                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3155                         mapping_locked = true;
3156                 }
3157                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3158                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3159                                           vmf->gfp_mask);
3160                 if (!folio) {
3161                         if (fpin)
3162                                 goto out_retry;
3163                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3164                         return VM_FAULT_OOM;
3165                 }
3166         }
3167
3168         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3169                 goto out_retry;
3170
3171         /* Did it get truncated? */
3172         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3173                 folio_unlock(folio);
3174                 folio_put(folio);
3175                 goto retry_find;
3176         }
3177         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3178
3179         /*
3180          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3181          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3182          */
3183         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3184                 /*
3185                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3186                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3187                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3188                  * try again.
3189                  */
3190                 if (!mapping_locked) {
3191                         folio_unlock(folio);
3192                         folio_put(folio);
3193                         goto retry_find;
3194                 }
3195                 goto page_not_uptodate;
3196         }
3197
3198         /*
3199          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3200          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3201          * redo the fault.
3202          */
3203         if (fpin) {
3204                 folio_unlock(folio);
3205                 goto out_retry;
3206         }
3207         if (mapping_locked)
3208                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3209
3210         /*
3211          * Found the page and have a reference on it.
3212          * We must recheck i_size under page lock.
3213          */
3214         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3215         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3216                 folio_unlock(folio);
3217                 folio_put(folio);
3218                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3219         }
3220
3221         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3222         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3223
3224 page_not_uptodate:
3225         /*
3226          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3227          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3228          * because there really aren't any performance issues here
3229          * and we need to check for errors.
3230          */
3231         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3232         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
3233         if (fpin)
3234                 goto out_retry;
3235         folio_put(folio);
3236
3237         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3238                 goto retry_find;
3239         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3240
3241         return VM_FAULT_SIGBUS;
3242
3243 out_retry:
3244         /*
3245          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3246          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3247          * page.
3248          */
3249         if (folio)
3250                 folio_put(folio);
3251         if (mapping_locked)
3252                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3253         if (fpin)
3254                 fput(fpin);
3255         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3256 }
3257 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3258
3259 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3260 {
3261         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3262
3263         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3264         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3265                 unlock_page(page);
3266                 put_page(page);
3267                 return true;
3268         }
3269
3270         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3271                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3272                 if (!ret) {
3273                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3274                         unlock_page(page);
3275                         return true;
3276                 }
3277         }
3278
3279         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3280                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3281
3282         /* See comment in handle_pte_fault() */
3283         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3284                 unlock_page(page);
3285                 put_page(page);
3286                 return true;
3287         }
3288
3289         return false;
3290 }
3291
3292 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3293                                        struct address_space *mapping,
3294                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3295 {
3296         unsigned long max_idx;
3297
3298         do {
3299                 if (!folio)
3300                         return NULL;
3301                 if (xas_retry(xas, folio))
3302                         continue;
3303                 if (xa_is_value(folio))
3304                         continue;
3305                 if (folio_test_locked(folio))
3306                         continue;
3307                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3308                         continue;
3309                 /* Has the page moved or been split? */
3310                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3311                         goto skip;
3312                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3313                         goto skip;
3314                 if (!folio_trylock(folio))
3315                         goto skip;
3316                 if (folio->mapping != mapping)
3317                         goto unlock;
3318                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3319                         goto unlock;
3320                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3321                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3322                         goto unlock;
3323                 return folio;
3324 unlock:
3325                 folio_unlock(folio);
3326 skip:
3327                 folio_put(folio);
3328         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3329
3330         return NULL;
3331 }
3332
3333 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3334                                           struct xa_state *xas,
3335                                           pgoff_t end_pgoff)
3336 {
3337         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3338                                   mapping, xas, end_pgoff);
3339 }
3340
3341 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3342                                          struct xa_state *xas,
3343                                          pgoff_t end_pgoff)
3344 {
3345         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3346                                   mapping, xas, end_pgoff);
3347 }
3348
3349 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3350                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3351 {
3352         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3353         struct file *file = vma->vm_file;
3354         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3355         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3356         unsigned long addr;
3357         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3358         struct folio *folio;
3359         struct page *page;
3360         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3361         vm_fault_t ret = 0;
3362
3363         rcu_read_lock();
3364         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3365         if (!folio)
3366                 goto out;
3367
3368         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3369                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3370                 goto out;
3371         }
3372
3373         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3374         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3375         do {
3376 again:
3377                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3378                 if (PageHWPoison(page))
3379                         goto unlock;
3380
3381                 if (mmap_miss > 0)
3382                         mmap_miss--;
3383
3384                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3385                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3386                 last_pgoff = xas.xa_index;
3387
3388                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3389                         goto unlock;
3390
3391                 /* We're about to handle the fault */
3392                 if (vmf->address == addr)
3393                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3394
3395                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3396                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3397                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3398                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3399                         xas.xa_index++;
3400                         folio_ref_inc(folio);
3401                         goto again;
3402                 }
3403                 folio_unlock(folio);
3404                 continue;
3405 unlock:
3406                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3407                         xas.xa_index++;
3408                         goto again;
3409                 }
3410                 folio_unlock(folio);
3411                 folio_put(folio);
3412         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3413         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3414 out:
3415         rcu_read_unlock();
3416         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3417         return ret;
3418 }
3419 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3420
3421 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3422 {
3423         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3424         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3425         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3426
3427         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3428         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3429         folio_lock(folio);
3430         if (folio->mapping != mapping) {
3431                 folio_unlock(folio);
3432                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3433                 goto out;
3434         }
3435         /*
3436          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3437          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3438          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3439          */
3440         folio_mark_dirty(folio);
3441         folio_wait_stable(folio);
3442 out:
3443         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3444         return ret;
3445 }
3446
3447 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3448         .fault          = filemap_fault,
3449         .map_pages      = filemap_map_pages,
3450         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3451 };
3452
3453 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3454
3455 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3456 {
3457         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3458
3459         if (!mapping->a_ops->readpage)
3460                 return -ENOEXEC;
3461         file_accessed(file);
3462         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3463         return 0;
3464 }
3465
3466 /*
3467  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3468  */
3469 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3470 {
3471         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3472                 return -EINVAL;
3473         return generic_file_mmap(file, vma);
3474 }
3475 #else
3476 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3477 {
3478         return VM_FAULT_SIGBUS;
3479 }
3480 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3481 {
3482         return -ENOSYS;
3483 }
3484 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3485 {
3486         return -ENOSYS;
3487 }
3488 #endif /* CONFIG_MMU */
3489
3490 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3491 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3492 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3493
3494 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3495                 pgoff_t index, filler_t filler, void *data, gfp_t gfp)
3496 {
3497         struct folio *folio;
3498         int err;
3499 repeat:
3500         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3501         if (!folio) {
3502                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3503                 if (!folio)
3504                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3505                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3506                 if (unlikely(err)) {
3507                         folio_put(folio);
3508                         if (err == -EEXIST)
3509                                 goto repeat;
3510                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3511                         return ERR_PTR(err);
3512                 }
3513
3514 filler:
3515                 if (filler)
3516                         err = filler(data, &folio->page);
3517                 else
3518                         err = mapping->a_ops->readpage(data, &folio->page);
3519
3520                 if (err < 0) {
3521                         folio_put(folio);
3522                         return ERR_PTR(err);
3523                 }
3524
3525                 folio_wait_locked(folio);
3526                 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
3527                         folio_put(folio);
3528                         return ERR_PTR(-EIO);
3529                 }
3530
3531                 goto out;
3532         }
3533         if (folio_test_uptodate(folio))
3534                 goto out;
3535
3536         if (!folio_trylock(folio)) {
3537                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3538                 goto repeat;
3539         }
3540
3541         /* Folio was truncated from mapping */
3542         if (!folio->mapping) {
3543                 folio_unlock(folio);
3544                 folio_put(folio);
3545                 goto repeat;
3546         }
3547
3548         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3549         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3550                 folio_unlock(folio);
3551                 goto out;
3552         }
3553
3554         /*
3555          * A previous I/O error may have been due to temporary
3556          * failures.
3557          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3558          * set again if read page fails.
3559          */
3560         folio_clear_error(folio);
3561         goto filler;
3562
3563 out:
3564         folio_mark_accessed(folio);
3565         return folio;
3566 }
3567
3568 /**
3569  * read_cache_folio - read into page cache, fill it if needed
3570  * @mapping:    the page's address_space
3571  * @index:      the page index
3572  * @filler:     function to perform the read
3573  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3574  *
3575  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3576  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3577  *
3578  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3579  *
3580  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3581  *
3582  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3583  */
3584 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3585                 filler_t filler, void *data)
3586 {
3587         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, data,
3588                         mapping_gfp_mask(mapping));
3589 }
3590 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3591
3592 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3593                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data, gfp_t gfp)
3594 {
3595         struct folio *folio;
3596
3597         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, data, gfp);
3598         if (IS_ERR(folio))
3599                 return &folio->page;
3600         return folio_file_page(folio, index);
3601 }
3602
3603 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3604                                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data)
3605 {
3606         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3607                         mapping_gfp_mask(mapping));
3608 }
3609 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3610
3611 /**
3612  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3613  * @mapping:    the page's address_space
3614  * @index:      the page index
3615  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3616  *
3617  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3618  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3619  *
3620  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3621  *
3622  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3623  *
3624  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3625  */
3626 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3627                                 pgoff_t index,
3628                                 gfp_t gfp)
3629 {
3630         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3631 }
3632 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3633
3634 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3635                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3636                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3637 {
3638         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3639
3640         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3641                                                         pagep, fsdata);
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3644
3645 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3646                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3647                                 struct page *page, void *fsdata)
3648 {
3649         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3650
3651         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3652 }
3653 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3654
3655 /*
3656  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3657  */
3658 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3659 {
3660         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3661         char pathname[128];
3662         char *path;
3663
3664         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3665         if (__ratelimit(&_rs)) {
3666                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3667                 if (IS_ERR(path))
3668                         path = "(unknown)";
3669                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3670                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3671                         current->comm);
3672         }
3673 }
3674
3675 ssize_t
3676 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3677 {
3678         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3679         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3680         struct inode    *inode = mapping->host;
3681         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3682         ssize_t         written;
3683         size_t          write_len;
3684         pgoff_t         end;
3685
3686         write_len = iov_iter_count(from);
3687         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3688
3689         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3690                 /* If there are pages to writeback, return */
3691                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3692                                            pos + write_len - 1))
3693                         return -EAGAIN;
3694         } else {
3695                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3696                                                         pos + write_len - 1);
3697                 if (written)
3698                         goto out;
3699         }
3700
3701         /*
3702          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3703          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3704          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3705          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3706          */
3707         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3708                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3709         /*
3710          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3711          * to buffered write.
3712          */
3713         if (written) {
3714                 if (written == -EBUSY)
3715                         return 0;
3716                 goto out;
3717         }
3718
3719         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3720
3721         /*
3722          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3723          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3724          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3725          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3726          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3727          * fails, tough, the write still worked...
3728          *
3729          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3730          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3731          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3732          * them by removing it completely.
3733          *
3734          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3735          *
3736          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3737          */
3738         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3739             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3740                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3741
3742         if (written > 0) {
3743                 pos += written;
3744                 write_len -= written;
3745                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3746                         i_size_write(inode, pos);
3747                         mark_inode_dirty(inode);
3748                 }
3749                 iocb->ki_pos = pos;
3750         }
3751         if (written != -EIOCBQUEUED)
3752                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3753 out:
3754         return written;
3755 }
3756 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3757
3758 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3759                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3760 {
3761         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3762         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3763         long status = 0;
3764         ssize_t written = 0;
3765         unsigned int flags = 0;
3766
3767         do {
3768                 struct page *page;
3769                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3770                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3771                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3772                 void *fsdata;
3773
3774                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3775                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3776                                                 iov_iter_count(i));
3777
3778 again:
3779                 /*
3780                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3781                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3782                  * same page as we're writing to, without it being marked
3783                  * up-to-date.
3784                  */
3785                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes))) {
3786                         status = -EFAULT;
3787                         break;
3788                 }
3789
3790                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3791                         status = -EINTR;
3792                         break;
3793                 }
3794
3795                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3796                                                 &page, &fsdata);
3797                 if (unlikely(status < 0))
3798                         break;
3799
3800                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3801                         flush_dcache_page(page);
3802
3803                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3804                 flush_dcache_page(page);
3805
3806                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3807                                                 page, fsdata);
3808                 if (unlikely(status != copied)) {
3809                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3810                         if (unlikely(status < 0))
3811                                 break;
3812                 }
3813                 cond_resched();
3814
3815                 if (unlikely(status == 0)) {
3816                         /*
3817                          * A short copy made ->write_end() reject the
3818                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3819                          * halfway through, might be a race with munmap,
3820                          * might be severe memory pressure.
3821                          */
3822                         if (copied)
3823                                 bytes = copied;
3824                         goto again;
3825                 }
3826                 pos += status;
3827                 written += status;
3828
3829                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3830         } while (iov_iter_count(i));
3831
3832         return written ? written : status;
3833 }
3834 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3835
3836 /**
3837  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3838  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3839  * @from:       iov_iter with data to write
3840  *
3841  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3842  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3843  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3844  * do direct IO or a standard buffered write.
3845  *
3846  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3847  * object which does not need locking at all.
3848  *
3849  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3850  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3851  * avoid syncing under i_rwsem.
3852  *
3853  * Return:
3854  * * number of bytes written, even for truncated writes
3855  * * negative error code if no data has been written at all
3856  */
3857 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3858 {
3859         struct file *file = iocb->ki_filp;
3860         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3861         struct inode    *inode = mapping->host;
3862         ssize_t         written = 0;
3863         ssize_t         err;
3864         ssize_t         status;
3865
3866         /* We can write back this queue in page reclaim */
3867         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3868         err = file_remove_privs(file);
3869         if (err)
3870                 goto out;
3871
3872         err = file_update_time(file);
3873         if (err)
3874                 goto out;
3875
3876         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3877                 loff_t pos, endbyte;
3878
3879                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3880                 /*
3881                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3882                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3883                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3884                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3885                  * page-cache pages correctly).
3886                  */
3887                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3888                         goto out;
3889
3890                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3891                 /*
3892                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3893                  * then we want to return the number of bytes which were
3894                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3895                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3896                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3897                  */
3898                 if (unlikely(status < 0)) {
3899                         err = status;
3900                         goto out;
3901                 }
3902                 /*
3903                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3904                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3905                  * semantics.
3906                  */
3907                 endbyte = pos + status - 1;
3908                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3909                 if (err == 0) {
3910                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3911                         written += status;
3912                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3913                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3914                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3915                 } else {
3916                         /*
3917                          * We don't know how much we wrote, so just return
3918                          * the number of bytes which were direct-written
3919                          */
3920                 }
3921         } else {
3922                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3923                 if (likely(written > 0))
3924                         iocb->ki_pos += written;
3925         }
3926 out:
3927         current->backing_dev_info = NULL;
3928         return written ? written : err;
3929 }
3930 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3931
3932 /**
3933  * generic_file_write_iter - write data to a file
3934  * @iocb:       IO state structure
3935  * @from:       iov_iter with data to write
3936  *
3937  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3938  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3939  * and acquires i_rwsem as needed.
3940  * Return:
3941  * * negative error code if no data has been written at all of
3942  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3943  * * number of bytes written, even for truncated writes
3944  */
3945 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3946 {
3947         struct file *file = iocb->ki_filp;
3948         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3949         ssize_t ret;
3950
3951         inode_lock(inode);
3952         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3953         if (ret > 0)
3954                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3955         inode_unlock(inode);
3956
3957         if (ret > 0)
3958                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3959         return ret;
3960 }
3961 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3962
3963 /**
3964  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3965  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3966  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3967  *
3968  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3969  * (presumably at folio->private).
3970  *
3971  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3972  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3973  *
3974  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3975  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3976  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3977  *
3978  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3979  */
3980 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3981 {
3982         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3983
3984         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3985         if (folio_test_writeback(folio))
3986                 return false;
3987
3988         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3989                 return mapping->a_ops->releasepage(&folio->page, gfp);
3990         return try_to_free_buffers(&folio->page);
3991 }
3992 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);