mm: put_and_wait_on_page_locked() while page is migrated
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / filemap.c
1 /*
2  *      linux/mm/filemap.c
3  *
4  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
5  */
6
7 /*
8  * This file handles the generic file mmap semantics used by
9  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
10  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
11  */
12 #include <linux/export.h>
13 #include <linux/compiler.h>
14 #include <linux/dax.h>
15 #include <linux/fs.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/uaccess.h>
18 #include <linux/capability.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/mman.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/file.h>
26 #include <linux/uio.h>
27 #include <linux/hash.h>
28 #include <linux/writeback.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/security.h>
33 #include <linux/cpuset.h>
34 #include <linux/hugetlb.h>
35 #include <linux/memcontrol.h>
36 #include <linux/cleancache.h>
37 #include <linux/shmem_fs.h>
38 #include <linux/rmap.h>
39 #include <linux/delayacct.h>
40 #include <linux/psi.h>
41 #include "internal.h"
42
43 #define CREATE_TRACE_POINTS
44 #include <trace/events/filemap.h>
45
46 /*
47  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
48  */
49 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
50
51 #include <asm/mman.h>
52
53 /*
54  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
55  * though.
56  *
57  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
58  *
59  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
60  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
61  *
62  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
63  */
64
65 /*
66  * Lock ordering:
67  *
68  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
69  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
70  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
71  *        ->i_pages lock
72  *
73  *  ->i_mutex
74  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
75  *
76  *  ->mmap_sem
77  *    ->i_mmap_rwsem
78  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
79  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
80  *
81  *  ->mmap_sem
82  *    ->lock_page               (access_process_vm)
83  *
84  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
85  *    ->mmap_sem                (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
86  *
87  *  bdi->wb.list_lock
88  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
89  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
90  *
91  *  ->i_mmap_rwsem
92  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
93  *
94  *  ->anon_vma.lock
95  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
96  *
97  *  ->page_table_lock or pte_lock
98  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
99  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
100  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
101  *    ->zone_lru_lock(zone)     (follow_page->mark_page_accessed)
102  *    ->zone_lru_lock(zone)     (check_pte_range->isolate_lru_page)
103  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
104  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
105  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
106  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
107  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
108  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
109  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
110  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
111  *
112  * ->i_mmap_rwsem
113  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
114  */
115
116 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
117                                    struct page *page, void *shadow)
118 {
119         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
120         unsigned int nr = 1;
121
122         mapping_set_update(&xas, mapping);
123
124         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
125         if (!PageHuge(page)) {
126                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
127                 nr = 1U << compound_order(page);
128         }
129
130         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
131         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
132         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
133
134         xas_store(&xas, shadow);
135         xas_init_marks(&xas);
136
137         page->mapping = NULL;
138         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
139
140         if (shadow) {
141                 mapping->nrexceptional += nr;
142                 /*
143                  * Make sure the nrexceptional update is committed before
144                  * the nrpages update so that final truncate racing
145                  * with reclaim does not see both counters 0 at the
146                  * same time and miss a shadow entry.
147                  */
148                 smp_wmb();
149         }
150         mapping->nrpages -= nr;
151 }
152
153 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
154                                       struct page *page)
155 {
156         int nr;
157
158         /*
159          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
160          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
161          * stale data around in the cleancache once our page is gone
162          */
163         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
164                 cleancache_put_page(page);
165         else
166                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
167
168         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
169         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
170         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
171                 int mapcount;
172
173                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
174                          current->comm, page_to_pfn(page));
175                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
176                 dump_stack();
177                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
178
179                 mapcount = page_mapcount(page);
180                 if (mapping_exiting(mapping) &&
181                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
182                         /*
183                          * All vmas have already been torn down, so it's
184                          * a good bet that actually the page is unmapped,
185                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
186                          * some other bad page check should catch it later.
187                          */
188                         page_mapcount_reset(page);
189                         page_ref_sub(page, mapcount);
190                 }
191         }
192
193         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
194         if (PageHuge(page))
195                 return;
196
197         nr = hpage_nr_pages(page);
198
199         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_PAGES, -nr);
200         if (PageSwapBacked(page)) {
201                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SHMEM, -nr);
202                 if (PageTransHuge(page))
203                         __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_THPS);
204         } else {
205                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(page), page);
206         }
207
208         /*
209          * At this point page must be either written or cleaned by
210          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
211          * unwritten data.
212          *
213          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
214          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
215          * page and anyway will be cleared before returning page into
216          * buddy allocator.
217          */
218         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
219                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
220 }
221
222 /*
223  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
224  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
225  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
226  */
227 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
228 {
229         struct address_space *mapping = page->mapping;
230
231         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
232
233         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
234         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
235 }
236
237 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
238                                 struct page *page)
239 {
240         void (*freepage)(struct page *);
241
242         freepage = mapping->a_ops->freepage;
243         if (freepage)
244                 freepage(page);
245
246         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
247                 page_ref_sub(page, HPAGE_PMD_NR);
248                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
249         } else {
250                 put_page(page);
251         }
252 }
253
254 /**
255  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
256  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
257  *
258  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
259  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
260  * has a reference on the page.
261  */
262 void delete_from_page_cache(struct page *page)
263 {
264         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
265         unsigned long flags;
266
267         BUG_ON(!PageLocked(page));
268         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
269         __delete_from_page_cache(page, NULL);
270         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
271
272         page_cache_free_page(mapping, page);
273 }
274 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
275
276 /*
277  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
278  * @mapping: the mapping to which pages belong
279  * @pvec: pagevec with pages to delete
280  *
281  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
282  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index.
283  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
284  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
285  * @pvec and takes care to delete all corresponding tail pages from the
286  * mapping as well.
287  *
288  * The function expects the i_pages lock to be held.
289  */
290 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
291                              struct pagevec *pvec)
292 {
293         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
294         int total_pages = 0;
295         int i = 0, tail_pages = 0;
296         struct page *page;
297
298         mapping_set_update(&xas, mapping);
299         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
300                 if (i >= pagevec_count(pvec) && !tail_pages)
301                         break;
302                 if (xa_is_value(page))
303                         continue;
304                 if (!tail_pages) {
305                         /*
306                          * Some page got inserted in our range? Skip it. We
307                          * have our pages locked so they are protected from
308                          * being removed.
309                          */
310                         if (page != pvec->pages[i]) {
311                                 VM_BUG_ON_PAGE(page->index >
312                                                 pvec->pages[i]->index, page);
313                                 continue;
314                         }
315                         WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
316                         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page))
317                                 tail_pages = HPAGE_PMD_NR - 1;
318                         page->mapping = NULL;
319                         /*
320                          * Leave page->index set: truncation lookup relies
321                          * upon it
322                          */
323                         i++;
324                 } else {
325                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index + HPAGE_PMD_NR - tail_pages
326                                         != pvec->pages[i]->index, page);
327                         tail_pages--;
328                 }
329                 xas_store(&xas, NULL);
330                 total_pages++;
331         }
332         mapping->nrpages -= total_pages;
333 }
334
335 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
336                                   struct pagevec *pvec)
337 {
338         int i;
339         unsigned long flags;
340
341         if (!pagevec_count(pvec))
342                 return;
343
344         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
345         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
346                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
347
348                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
349         }
350         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
351         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
352
353         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
354                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
355 }
356
357 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
358 {
359         int ret = 0;
360         /* Check for outstanding write errors */
361         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
362             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
363                 ret = -ENOSPC;
364         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
365             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
366                 ret = -EIO;
367         return ret;
368 }
369 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
370
371 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
372 {
373         /* Check for outstanding write errors */
374         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
375                 return -EIO;
376         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
377                 return -ENOSPC;
378         return 0;
379 }
380
381 /**
382  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
383  * @mapping:    address space structure to write
384  * @start:      offset in bytes where the range starts
385  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
386  * @sync_mode:  enable synchronous operation
387  *
388  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
389  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
390  *
391  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
392  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
393  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
394  * be waited upon, and not just skipped over.
395  */
396 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
397                                 loff_t end, int sync_mode)
398 {
399         int ret;
400         struct writeback_control wbc = {
401                 .sync_mode = sync_mode,
402                 .nr_to_write = LONG_MAX,
403                 .range_start = start,
404                 .range_end = end,
405         };
406
407         if (!mapping_cap_writeback_dirty(mapping))
408                 return 0;
409
410         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
411         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
412         wbc_detach_inode(&wbc);
413         return ret;
414 }
415
416 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
417         int sync_mode)
418 {
419         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
420 }
421
422 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
423 {
424         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
425 }
426 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
427
428 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
429                                 loff_t end)
430 {
431         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
432 }
433 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
434
435 /**
436  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
437  * @mapping:    target address_space
438  *
439  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
440  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
441  */
442 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
443 {
444         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
445 }
446 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
447
448 /**
449  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
450  * @mapping:           address space within which to check
451  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
452  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
453  *
454  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
455  * direct writing in this range will trigger a writeback.
456  */
457 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
458                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
459 {
460         struct page *page;
461         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
462         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
463
464         if (end_byte < start_byte)
465                 return false;
466
467         rcu_read_lock();
468         for (;;) {
469                 page = xas_find(&xas, max);
470                 if (xas_retry(&xas, page))
471                         continue;
472                 /* Shadow entries don't count */
473                 if (xa_is_value(page))
474                         continue;
475                 /*
476                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
477                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
478                  * there was a page here recently.
479                  */
480                 break;
481         }
482         rcu_read_unlock();
483
484         return page != NULL;
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
487
488 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
489                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
490 {
491         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
492         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
493         struct pagevec pvec;
494         int nr_pages;
495
496         if (end_byte < start_byte)
497                 return;
498
499         pagevec_init(&pvec);
500         while (index <= end) {
501                 unsigned i;
502
503                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
504                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
505                 if (!nr_pages)
506                         break;
507
508                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
509                         struct page *page = pvec.pages[i];
510
511                         wait_on_page_writeback(page);
512                         ClearPageError(page);
513                 }
514                 pagevec_release(&pvec);
515                 cond_resched();
516         }
517 }
518
519 /**
520  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
521  * @mapping:            address space structure to wait for
522  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
523  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
524  *
525  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
526  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
527  * the address space and return it.
528  *
529  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
530  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
531  * reporting the error.
532  */
533 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
534                             loff_t end_byte)
535 {
536         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
537         return filemap_check_errors(mapping);
538 }
539 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
540
541 /**
542  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
543  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
544  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
545  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
546  *
547  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
548  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
549  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
550  *
551  * Since the error status of the file is advanced by this function,
552  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
553  * reporting the error.
554  */
555 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
556 {
557         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
558
559         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
560         return file_check_and_advance_wb_err(file);
561 }
562 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
563
564 /**
565  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
566  * @mapping: address space structure to wait for
567  *
568  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
569  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
570  * does not clear error status of the address space.
571  *
572  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
573  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
574  * fsfreeze(8)
575  */
576 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
577 {
578         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
579         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
580 }
581 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
582
583 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
584 {
585         return (!dax_mapping(mapping) && mapping->nrpages) ||
586             (dax_mapping(mapping) && mapping->nrexceptional);
587 }
588
589 int filemap_write_and_wait(struct address_space *mapping)
590 {
591         int err = 0;
592
593         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
594                 err = filemap_fdatawrite(mapping);
595                 /*
596                  * Even if the above returned error, the pages may be
597                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
598                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
599                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
600                  */
601                 if (err != -EIO) {
602                         int err2 = filemap_fdatawait(mapping);
603                         if (!err)
604                                 err = err2;
605                 } else {
606                         /* Clear any previously stored errors */
607                         filemap_check_errors(mapping);
608                 }
609         } else {
610                 err = filemap_check_errors(mapping);
611         }
612         return err;
613 }
614 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait);
615
616 /**
617  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
618  * @mapping:    the address_space for the pages
619  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
620  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
621  *
622  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
623  *
624  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
625  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
626  */
627 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
628                                  loff_t lstart, loff_t lend)
629 {
630         int err = 0;
631
632         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
633                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
634                                                  WB_SYNC_ALL);
635                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
636                 if (err != -EIO) {
637                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
638                                                 lstart, lend);
639                         if (!err)
640                                 err = err2;
641                 } else {
642                         /* Clear any previously stored errors */
643                         filemap_check_errors(mapping);
644                 }
645         } else {
646                 err = filemap_check_errors(mapping);
647         }
648         return err;
649 }
650 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
651
652 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
653 {
654         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
655
656         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
657 }
658 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
659
660 /**
661  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
662  *                                 and advance wb_err to current one
663  * @file: struct file on which the error is being reported
664  *
665  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
666  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
667  * since the file was opened if there haven't been any).
668  *
669  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
670  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
671  *
672  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
673  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
674  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
675  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
676  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
677  *
678  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
679  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
680  * the latest value swapped in for this file descriptor.
681  */
682 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
683 {
684         int err = 0;
685         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
686         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
687
688         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
689         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
690                 /* Something changed, must use slow path */
691                 spin_lock(&file->f_lock);
692                 old = file->f_wb_err;
693                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
694                                                 &file->f_wb_err);
695                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
696                 spin_unlock(&file->f_lock);
697         }
698
699         /*
700          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
701          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
702          * that the legacy code would have had on these flags.
703          */
704         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
705         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
706         return err;
707 }
708 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
709
710 /**
711  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
712  * @file:       file pointing to address_space with pages
713  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
714  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
715  *
716  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
717  *
718  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
719  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
720  *
721  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
722  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
723  */
724 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
725 {
726         int err = 0, err2;
727         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
728
729         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
730                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
731                                                  WB_SYNC_ALL);
732                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
733                 if (err != -EIO)
734                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
735         }
736         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
737         if (!err)
738                 err = err2;
739         return err;
740 }
741 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
742
743 /**
744  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
745  * @old:        page to be replaced
746  * @new:        page to replace with
747  * @gfp_mask:   allocation mode
748  *
749  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
750  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
751  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
752  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
753  * caller must do that.
754  *
755  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
756  */
757 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask)
758 {
759         struct address_space *mapping = old->mapping;
760         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
761         pgoff_t offset = old->index;
762         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
763         unsigned long flags;
764
765         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
766         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
767         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
768
769         get_page(new);
770         new->mapping = mapping;
771         new->index = offset;
772
773         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
774         xas_store(&xas, new);
775
776         old->mapping = NULL;
777         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
778         if (!PageHuge(old))
779                 __dec_node_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
780         if (!PageHuge(new))
781                 __inc_node_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
782         if (PageSwapBacked(old))
783                 __dec_node_page_state(new, NR_SHMEM);
784         if (PageSwapBacked(new))
785                 __inc_node_page_state(new, NR_SHMEM);
786         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
787         mem_cgroup_migrate(old, new);
788         if (freepage)
789                 freepage(old);
790         put_page(old);
791
792         return 0;
793 }
794 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
795
796 static int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
797                                       struct address_space *mapping,
798                                       pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask,
799                                       void **shadowp)
800 {
801         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
802         int huge = PageHuge(page);
803         struct mem_cgroup *memcg;
804         int error;
805         void *old;
806
807         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
808         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
809         mapping_set_update(&xas, mapping);
810
811         if (!huge) {
812                 error = mem_cgroup_try_charge(page, current->mm,
813                                               gfp_mask, &memcg, false);
814                 if (error)
815                         return error;
816         }
817
818         get_page(page);
819         page->mapping = mapping;
820         page->index = offset;
821
822         do {
823                 xas_lock_irq(&xas);
824                 old = xas_load(&xas);
825                 if (old && !xa_is_value(old))
826                         xas_set_err(&xas, -EEXIST);
827                 xas_store(&xas, page);
828                 if (xas_error(&xas))
829                         goto unlock;
830
831                 if (xa_is_value(old)) {
832                         mapping->nrexceptional--;
833                         if (shadowp)
834                                 *shadowp = old;
835                 }
836                 mapping->nrpages++;
837
838                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
839                 if (!huge)
840                         __inc_node_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
841 unlock:
842                 xas_unlock_irq(&xas);
843         } while (xas_nomem(&xas, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK));
844
845         if (xas_error(&xas))
846                 goto error;
847
848         if (!huge)
849                 mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, false, false);
850         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
851         return 0;
852 error:
853         page->mapping = NULL;
854         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
855         if (!huge)
856                 mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg, false);
857         put_page(page);
858         return xas_error(&xas);
859 }
860
861 /**
862  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
863  * @page:       page to add
864  * @mapping:    the page's address_space
865  * @offset:     page index
866  * @gfp_mask:   page allocation mode
867  *
868  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
869  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
870  */
871 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
872                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
873 {
874         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
875                                           gfp_mask, NULL);
876 }
877 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
878
879 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
880                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
881 {
882         void *shadow = NULL;
883         int ret;
884
885         __SetPageLocked(page);
886         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
887                                          gfp_mask, &shadow);
888         if (unlikely(ret))
889                 __ClearPageLocked(page);
890         else {
891                 /*
892                  * The page might have been evicted from cache only
893                  * recently, in which case it should be activated like
894                  * any other repeatedly accessed page.
895                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
896                  * data from the working set, only to cache data that will
897                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
898                  */
899                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
900                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
901                         workingset_refault(page, shadow);
902                 lru_cache_add(page);
903         }
904         return ret;
905 }
906 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
907
908 #ifdef CONFIG_NUMA
909 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
910 {
911         int n;
912         struct page *page;
913
914         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
915                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
916                 do {
917                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
918                         n = cpuset_mem_spread_node();
919                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
920                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
921
922                 return page;
923         }
924         return alloc_pages(gfp, 0);
925 }
926 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
927 #endif
928
929 /*
930  * In order to wait for pages to become available there must be
931  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
932  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
933  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
934  * become available, and for the woken contexts to check to be
935  * sure the appropriate page became available, this saves space
936  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
937  * collisions.
938  */
939 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
940 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
941 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
942
943 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
944 {
945         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
946 }
947
948 void __init pagecache_init(void)
949 {
950         int i;
951
952         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
953                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
954
955         page_writeback_init();
956 }
957
958 /* This has the same layout as wait_bit_key - see fs/cachefiles/rdwr.c */
959 struct wait_page_key {
960         struct page *page;
961         int bit_nr;
962         int page_match;
963 };
964
965 struct wait_page_queue {
966         struct page *page;
967         int bit_nr;
968         wait_queue_entry_t wait;
969 };
970
971 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
972 {
973         struct wait_page_key *key = arg;
974         struct wait_page_queue *wait_page
975                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
976
977         if (wait_page->page != key->page)
978                return 0;
979         key->page_match = 1;
980
981         if (wait_page->bit_nr != key->bit_nr)
982                 return 0;
983
984         /*
985          * Stop walking if it's locked.
986          * Is this safe if put_and_wait_on_page_locked() is in use?
987          * Yes: the waker must hold a reference to this page, and if PG_locked
988          * has now already been set by another task, that task must also hold
989          * a reference to the *same usage* of this page; so there is no need
990          * to walk on to wake even the put_and_wait_on_page_locked() callers.
991          */
992         if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
993                 return -1;
994
995         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, key);
996 }
997
998 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
999 {
1000         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1001         struct wait_page_key key;
1002         unsigned long flags;
1003         wait_queue_entry_t bookmark;
1004
1005         key.page = page;
1006         key.bit_nr = bit_nr;
1007         key.page_match = 0;
1008
1009         bookmark.flags = 0;
1010         bookmark.private = NULL;
1011         bookmark.func = NULL;
1012         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1013
1014         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1015         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1016
1017         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1018                 /*
1019                  * Take a breather from holding the lock,
1020                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1021                  * to acquire the lock and remove themselves
1022                  * from wait queue
1023                  */
1024                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1025                 cpu_relax();
1026                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1027                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1028         }
1029
1030         /*
1031          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1032          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1033          * term waiter
1034          *
1035          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1036          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1037          * page waiters.
1038          */
1039         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1040                 ClearPageWaiters(page);
1041                 /*
1042                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1043                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1044                  * other pages on it.
1045                  *
1046                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1047                  */
1048         }
1049         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1050 }
1051
1052 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1053 {
1054         if (!PageWaiters(page))
1055                 return;
1056         wake_up_page_bit(page, bit);
1057 }
1058
1059 /*
1060  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1061  */
1062 enum behavior {
1063         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1064                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1065                          */
1066         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1067                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1068                          */
1069         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1070                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1071                          */
1072 };
1073
1074 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1075         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1076 {
1077         struct wait_page_queue wait_page;
1078         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1079         bool bit_is_set;
1080         bool thrashing = false;
1081         bool delayacct = false;
1082         unsigned long pflags;
1083         int ret = 0;
1084
1085         if (bit_nr == PG_locked &&
1086             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1087                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1088                         delayacct_thrashing_start();
1089                         delayacct = true;
1090                 }
1091                 psi_memstall_enter(&pflags);
1092                 thrashing = true;
1093         }
1094
1095         init_wait(wait);
1096         wait->flags = behavior == EXCLUSIVE ? WQ_FLAG_EXCLUSIVE : 0;
1097         wait->func = wake_page_function;
1098         wait_page.page = page;
1099         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1100
1101         for (;;) {
1102                 spin_lock_irq(&q->lock);
1103
1104                 if (likely(list_empty(&wait->entry))) {
1105                         __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1106                         SetPageWaiters(page);
1107                 }
1108
1109                 set_current_state(state);
1110
1111                 spin_unlock_irq(&q->lock);
1112
1113                 bit_is_set = test_bit(bit_nr, &page->flags);
1114                 if (behavior == DROP)
1115                         put_page(page);
1116
1117                 if (likely(bit_is_set))
1118                         io_schedule();
1119
1120                 if (behavior == EXCLUSIVE) {
1121                         if (!test_and_set_bit_lock(bit_nr, &page->flags))
1122                                 break;
1123                 } else if (behavior == SHARED) {
1124                         if (!test_bit(bit_nr, &page->flags))
1125                                 break;
1126                 }
1127
1128                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
1129                         ret = -EINTR;
1130                         break;
1131                 }
1132
1133                 if (behavior == DROP) {
1134                         /*
1135                          * We can no longer safely access page->flags:
1136                          * even if CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE is not enabled,
1137                          * there is a risk of waiting forever on a page reused
1138                          * for something that keeps it locked indefinitely.
1139                          * But best check for -EINTR above before breaking.
1140                          */
1141                         break;
1142                 }
1143         }
1144
1145         finish_wait(q, wait);
1146
1147         if (thrashing) {
1148                 if (delayacct)
1149                         delayacct_thrashing_end();
1150                 psi_memstall_leave(&pflags);
1151         }
1152
1153         /*
1154          * A signal could leave PageWaiters set. Clearing it here if
1155          * !waitqueue_active would be possible (by open-coding finish_wait),
1156          * but still fail to catch it in the case of wait hash collision. We
1157          * already can fail to clear wait hash collision cases, so don't
1158          * bother with signals either.
1159          */
1160
1161         return ret;
1162 }
1163
1164 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1165 {
1166         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1167         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1168 }
1169 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1170
1171 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1172 {
1173         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1174         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1177
1178 /**
1179  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1180  * @page: The page to wait for.
1181  *
1182  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1183  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1184  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1185  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1186  * dereference @page.
1187  */
1188 void put_and_wait_on_page_locked(struct page *page)
1189 {
1190         wait_queue_head_t *q;
1191
1192         page = compound_head(page);
1193         q = page_waitqueue(page);
1194         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE, DROP);
1195 }
1196
1197 /**
1198  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1199  * @page: Page defining the wait queue of interest
1200  * @waiter: Waiter to add to the queue
1201  *
1202  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1203  */
1204 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1205 {
1206         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1207         unsigned long flags;
1208
1209         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1210         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1211         SetPageWaiters(page);
1212         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1213 }
1214 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1215
1216 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1217
1218 /*
1219  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1220  *
1221  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1222  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1223  * not support that special operation, we just do this all by hand
1224  * instead.
1225  *
1226  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1227  * being cleared, but a memory barrier should be unneccssary since it is
1228  * in the same byte as PG_locked.
1229  */
1230 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1231 {
1232         clear_bit_unlock(nr, mem);
1233         /* smp_mb__after_atomic(); */
1234         return test_bit(PG_waiters, mem);
1235 }
1236
1237 #endif
1238
1239 /**
1240  * unlock_page - unlock a locked page
1241  * @page: the page
1242  *
1243  * Unlocks the page and wakes up sleepers in ___wait_on_page_locked().
1244  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1245  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1246  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1247  *
1248  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1249  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1250  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1251  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1252  * test the sign bit).
1253  */
1254 void unlock_page(struct page *page)
1255 {
1256         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1257         page = compound_head(page);
1258         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1259         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1260                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1261 }
1262 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1263
1264 /**
1265  * end_page_writeback - end writeback against a page
1266  * @page: the page
1267  */
1268 void end_page_writeback(struct page *page)
1269 {
1270         /*
1271          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1272          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1273          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1274          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1275          * ever page writeback.
1276          */
1277         if (PageReclaim(page)) {
1278                 ClearPageReclaim(page);
1279                 rotate_reclaimable_page(page);
1280         }
1281
1282         if (!test_clear_page_writeback(page))
1283                 BUG();
1284
1285         smp_mb__after_atomic();
1286         wake_up_page(page, PG_writeback);
1287 }
1288 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1289
1290 /*
1291  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1292  * flags appropriately
1293  */
1294 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1295 {
1296         if (!is_write) {
1297                 if (!err) {
1298                         SetPageUptodate(page);
1299                 } else {
1300                         ClearPageUptodate(page);
1301                         SetPageError(page);
1302                 }
1303                 unlock_page(page);
1304         } else {
1305                 if (err) {
1306                         struct address_space *mapping;
1307
1308                         SetPageError(page);
1309                         mapping = page_mapping(page);
1310                         if (mapping)
1311                                 mapping_set_error(mapping, err);
1312                 }
1313                 end_page_writeback(page);
1314         }
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1317
1318 /**
1319  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1320  * @__page: the page to lock
1321  */
1322 void __lock_page(struct page *__page)
1323 {
1324         struct page *page = compound_head(__page);
1325         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1326         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1327                                 EXCLUSIVE);
1328 }
1329 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1330
1331 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1332 {
1333         struct page *page = compound_head(__page);
1334         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1335         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1336                                         EXCLUSIVE);
1337 }
1338 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1339
1340 /*
1341  * Return values:
1342  * 1 - page is locked; mmap_sem is still held.
1343  * 0 - page is not locked.
1344  *     mmap_sem has been released (up_read()), unless flags had both
1345  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1346  *     which case mmap_sem is still held.
1347  *
1348  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1349  * with the page locked and the mmap_sem unperturbed.
1350  */
1351 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1352                          unsigned int flags)
1353 {
1354         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1355                 /*
1356                  * CAUTION! In this case, mmap_sem is not released
1357                  * even though return 0.
1358                  */
1359                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1360                         return 0;
1361
1362                 up_read(&mm->mmap_sem);
1363                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1364                         wait_on_page_locked_killable(page);
1365                 else
1366                         wait_on_page_locked(page);
1367                 return 0;
1368         } else {
1369                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1370                         int ret;
1371
1372                         ret = __lock_page_killable(page);
1373                         if (ret) {
1374                                 up_read(&mm->mmap_sem);
1375                                 return 0;
1376                         }
1377                 } else
1378                         __lock_page(page);
1379                 return 1;
1380         }
1381 }
1382
1383 /**
1384  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1385  * @mapping: Mapping.
1386  * @index: Index.
1387  * @max_scan: Maximum range to search.
1388  *
1389  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1390  * gap with the lowest index.
1391  *
1392  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1393  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1394  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1395  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1396  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1397  *
1398  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1399  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1400  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1401  */
1402 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1403                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1404 {
1405         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1406
1407         while (max_scan--) {
1408                 void *entry = xas_next(&xas);
1409                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1410                         break;
1411                 if (xas.xa_index == 0)
1412                         break;
1413         }
1414
1415         return xas.xa_index;
1416 }
1417 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1418
1419 /**
1420  * page_cache_prev_miss() - Find the next gap in the page cache.
1421  * @mapping: Mapping.
1422  * @index: Index.
1423  * @max_scan: Maximum range to search.
1424  *
1425  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1426  * gap with the highest index.
1427  *
1428  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1429  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1430  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1431  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1432  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1433  *
1434  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1435  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1436  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1437  */
1438 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1439                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1440 {
1441         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1442
1443         while (max_scan--) {
1444                 void *entry = xas_prev(&xas);
1445                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1446                         break;
1447                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1448                         break;
1449         }
1450
1451         return xas.xa_index;
1452 }
1453 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1454
1455 /**
1456  * find_get_entry - find and get a page cache entry
1457  * @mapping: the address_space to search
1458  * @offset: the page cache index
1459  *
1460  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1461  * page cache page, it is returned with an increased refcount.
1462  *
1463  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1464  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1465  *
1466  * Otherwise, %NULL is returned.
1467  */
1468 struct page *find_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1469 {
1470         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
1471         struct page *head, *page;
1472
1473         rcu_read_lock();
1474 repeat:
1475         xas_reset(&xas);
1476         page = xas_load(&xas);
1477         if (xas_retry(&xas, page))
1478                 goto repeat;
1479         /*
1480          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1481          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1482          */
1483         if (!page || xa_is_value(page))
1484                 goto out;
1485
1486         head = compound_head(page);
1487         if (!page_cache_get_speculative(head))
1488                 goto repeat;
1489
1490         /* The page was split under us? */
1491         if (compound_head(page) != head) {
1492                 put_page(head);
1493                 goto repeat;
1494         }
1495
1496         /*
1497          * Has the page moved?
1498          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1499          * include/linux/pagemap.h for details.
1500          */
1501         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1502                 put_page(head);
1503                 goto repeat;
1504         }
1505 out:
1506         rcu_read_unlock();
1507
1508         return page;
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL(find_get_entry);
1511
1512 /**
1513  * find_lock_entry - locate, pin and lock a page cache entry
1514  * @mapping: the address_space to search
1515  * @offset: the page cache index
1516  *
1517  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.  If there is a
1518  * page cache page, it is returned locked and with an increased
1519  * refcount.
1520  *
1521  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1522  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1523  *
1524  * Otherwise, %NULL is returned.
1525  *
1526  * find_lock_entry() may sleep.
1527  */
1528 struct page *find_lock_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
1529 {
1530         struct page *page;
1531
1532 repeat:
1533         page = find_get_entry(mapping, offset);
1534         if (page && !xa_is_value(page)) {
1535                 lock_page(page);
1536                 /* Has the page been truncated? */
1537                 if (unlikely(page_mapping(page) != mapping)) {
1538                         unlock_page(page);
1539                         put_page(page);
1540                         goto repeat;
1541                 }
1542                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
1543         }
1544         return page;
1545 }
1546 EXPORT_SYMBOL(find_lock_entry);
1547
1548 /**
1549  * pagecache_get_page - find and get a page reference
1550  * @mapping: the address_space to search
1551  * @offset: the page index
1552  * @fgp_flags: PCG flags
1553  * @gfp_mask: gfp mask to use for the page cache data page allocation
1554  *
1555  * Looks up the page cache slot at @mapping & @offset.
1556  *
1557  * PCG flags modify how the page is returned.
1558  *
1559  * @fgp_flags can be:
1560  *
1561  * - FGP_ACCESSED: the page will be marked accessed
1562  * - FGP_LOCK: Page is return locked
1563  * - FGP_CREAT: If page is not present then a new page is allocated using
1564  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU
1565  *   list. The page is returned locked and with an increased
1566  *   refcount. Otherwise, NULL is returned.
1567  *
1568  * If FGP_LOCK or FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1569  * if the GFP flags specified for FGP_CREAT are atomic.
1570  *
1571  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1572  */
1573 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t offset,
1574         int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1575 {
1576         struct page *page;
1577
1578 repeat:
1579         page = find_get_entry(mapping, offset);
1580         if (xa_is_value(page))
1581                 page = NULL;
1582         if (!page)
1583                 goto no_page;
1584
1585         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1586                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1587                         if (!trylock_page(page)) {
1588                                 put_page(page);
1589                                 return NULL;
1590                         }
1591                 } else {
1592                         lock_page(page);
1593                 }
1594
1595                 /* Has the page been truncated? */
1596                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1597                         unlock_page(page);
1598                         put_page(page);
1599                         goto repeat;
1600                 }
1601                 VM_BUG_ON_PAGE(page->index != offset, page);
1602         }
1603
1604         if (page && (fgp_flags & FGP_ACCESSED))
1605                 mark_page_accessed(page);
1606
1607 no_page:
1608         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1609                 int err;
1610                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_cap_account_dirty(mapping))
1611                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1612                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1613                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1614
1615                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1616                 if (!page)
1617                         return NULL;
1618
1619                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & FGP_LOCK)))
1620                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1621
1622                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1623                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1624                         __SetPageReferenced(page);
1625
1626                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, offset, gfp_mask);
1627                 if (unlikely(err)) {
1628                         put_page(page);
1629                         page = NULL;
1630                         if (err == -EEXIST)
1631                                 goto repeat;
1632                 }
1633         }
1634
1635         return page;
1636 }
1637 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1638
1639 /**
1640  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1641  * @mapping:    The address_space to search
1642  * @start:      The starting page cache index
1643  * @nr_entries: The maximum number of entries
1644  * @entries:    Where the resulting entries are placed
1645  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1646  *
1647  * find_get_entries() will search for and return a group of up to
1648  * @nr_entries entries in the mapping.  The entries are placed at
1649  * @entries.  find_get_entries() takes a reference against any actual
1650  * pages it returns.
1651  *
1652  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1653  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1654  * not-present pages.
1655  *
1656  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1657  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1658  *
1659  * find_get_entries() returns the number of pages and shadow entries
1660  * which were found.
1661  */
1662 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping,
1663                           pgoff_t start, unsigned int nr_entries,
1664                           struct page **entries, pgoff_t *indices)
1665 {
1666         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1667         struct page *page;
1668         unsigned int ret = 0;
1669
1670         if (!nr_entries)
1671                 return 0;
1672
1673         rcu_read_lock();
1674         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
1675                 struct page *head;
1676                 if (xas_retry(&xas, page))
1677                         continue;
1678                 /*
1679                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1680                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1681                  * without attempting to raise page count.
1682                  */
1683                 if (xa_is_value(page))
1684                         goto export;
1685
1686                 head = compound_head(page);
1687                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1688                         goto retry;
1689
1690                 /* The page was split under us? */
1691                 if (compound_head(page) != head)
1692                         goto put_page;
1693
1694                 /* Has the page moved? */
1695                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1696                         goto put_page;
1697
1698 export:
1699                 indices[ret] = xas.xa_index;
1700                 entries[ret] = page;
1701                 if (++ret == nr_entries)
1702                         break;
1703                 continue;
1704 put_page:
1705                 put_page(head);
1706 retry:
1707                 xas_reset(&xas);
1708         }
1709         rcu_read_unlock();
1710         return ret;
1711 }
1712
1713 /**
1714  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
1715  * @mapping:    The address_space to search
1716  * @start:      The starting page index
1717  * @end:        The final page index (inclusive)
1718  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1719  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1720  *
1721  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
1722  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
1723  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
1724  * a reference against the returned pages.
1725  *
1726  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1727  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1728  * We also update @start to index the next page for the traversal.
1729  *
1730  * find_get_pages_range() returns the number of pages which were found. If this
1731  * number is smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
1732  * reached.
1733  */
1734 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
1735                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
1736                               struct page **pages)
1737 {
1738         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
1739         struct page *page;
1740         unsigned ret = 0;
1741
1742         if (unlikely(!nr_pages))
1743                 return 0;
1744
1745         rcu_read_lock();
1746         xas_for_each(&xas, page, end) {
1747                 struct page *head;
1748                 if (xas_retry(&xas, page))
1749                         continue;
1750                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
1751                 if (xa_is_value(page))
1752                         continue;
1753
1754                 head = compound_head(page);
1755                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1756                         goto retry;
1757
1758                 /* The page was split under us? */
1759                 if (compound_head(page) != head)
1760                         goto put_page;
1761
1762                 /* Has the page moved? */
1763                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1764                         goto put_page;
1765
1766                 pages[ret] = page;
1767                 if (++ret == nr_pages) {
1768                         *start = page->index + 1;
1769                         goto out;
1770                 }
1771                 continue;
1772 put_page:
1773                 put_page(head);
1774 retry:
1775                 xas_reset(&xas);
1776         }
1777
1778         /*
1779          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
1780          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
1781          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
1782          * already broken anyway.
1783          */
1784         if (end == (pgoff_t)-1)
1785                 *start = (pgoff_t)-1;
1786         else
1787                 *start = end + 1;
1788 out:
1789         rcu_read_unlock();
1790
1791         return ret;
1792 }
1793
1794 /**
1795  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
1796  * @mapping:    The address_space to search
1797  * @index:      The starting page index
1798  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1799  * @pages:      Where the resulting pages are placed
1800  *
1801  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
1802  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
1803  *
1804  * find_get_pages_contig() returns the number of pages which were found.
1805  */
1806 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1807                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
1808 {
1809         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1810         struct page *page;
1811         unsigned int ret = 0;
1812
1813         if (unlikely(!nr_pages))
1814                 return 0;
1815
1816         rcu_read_lock();
1817         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
1818                 struct page *head;
1819                 if (xas_retry(&xas, page))
1820                         continue;
1821                 /*
1822                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
1823                  * No current caller is looking for DAX entries.
1824                  */
1825                 if (xa_is_value(page))
1826                         break;
1827
1828                 head = compound_head(page);
1829                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1830                         goto retry;
1831
1832                 /* The page was split under us? */
1833                 if (compound_head(page) != head)
1834                         goto put_page;
1835
1836                 /* Has the page moved? */
1837                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1838                         goto put_page;
1839
1840                 /*
1841                  * must check mapping and index after taking the ref.
1842                  * otherwise we can get both false positives and false
1843                  * negatives, which is just confusing to the caller.
1844                  */
1845                 if (!page->mapping || page_to_pgoff(page) != xas.xa_index) {
1846                         put_page(page);
1847                         break;
1848                 }
1849
1850                 pages[ret] = page;
1851                 if (++ret == nr_pages)
1852                         break;
1853                 continue;
1854 put_page:
1855                 put_page(head);
1856 retry:
1857                 xas_reset(&xas);
1858         }
1859         rcu_read_unlock();
1860         return ret;
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
1863
1864 /**
1865  * find_get_pages_range_tag - find and return pages in given range matching @tag
1866  * @mapping:    the address_space to search
1867  * @index:      the starting page index
1868  * @end:        The final page index (inclusive)
1869  * @tag:        the tag index
1870  * @nr_pages:   the maximum number of pages
1871  * @pages:      where the resulting pages are placed
1872  *
1873  * Like find_get_pages, except we only return pages which are tagged with
1874  * @tag.   We update @index to index the next page for the traversal.
1875  */
1876 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
1877                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
1878                         struct page **pages)
1879 {
1880         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
1881         struct page *page;
1882         unsigned ret = 0;
1883
1884         if (unlikely(!nr_pages))
1885                 return 0;
1886
1887         rcu_read_lock();
1888         xas_for_each_marked(&xas, page, end, tag) {
1889                 struct page *head;
1890                 if (xas_retry(&xas, page))
1891                         continue;
1892                 /*
1893                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
1894                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
1895                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
1896                  */
1897                 if (xa_is_value(page))
1898                         continue;
1899
1900                 head = compound_head(page);
1901                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1902                         goto retry;
1903
1904                 /* The page was split under us? */
1905                 if (compound_head(page) != head)
1906                         goto put_page;
1907
1908                 /* Has the page moved? */
1909                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1910                         goto put_page;
1911
1912                 pages[ret] = page;
1913                 if (++ret == nr_pages) {
1914                         *index = page->index + 1;
1915                         goto out;
1916                 }
1917                 continue;
1918 put_page:
1919                 put_page(head);
1920 retry:
1921                 xas_reset(&xas);
1922         }
1923
1924         /*
1925          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
1926          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
1927          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
1928          * broken anyway.
1929          */
1930         if (end == (pgoff_t)-1)
1931                 *index = (pgoff_t)-1;
1932         else
1933                 *index = end + 1;
1934 out:
1935         rcu_read_unlock();
1936
1937         return ret;
1938 }
1939 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
1940
1941 /**
1942  * find_get_entries_tag - find and return entries that match @tag
1943  * @mapping:    the address_space to search
1944  * @start:      the starting page cache index
1945  * @tag:        the tag index
1946  * @nr_entries: the maximum number of entries
1947  * @entries:    where the resulting entries are placed
1948  * @indices:    the cache indices corresponding to the entries in @entries
1949  *
1950  * Like find_get_entries, except we only return entries which are tagged with
1951  * @tag.
1952  */
1953 unsigned find_get_entries_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
1954                         xa_mark_t tag, unsigned int nr_entries,
1955                         struct page **entries, pgoff_t *indices)
1956 {
1957         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1958         struct page *page;
1959         unsigned int ret = 0;
1960
1961         if (!nr_entries)
1962                 return 0;
1963
1964         rcu_read_lock();
1965         xas_for_each_marked(&xas, page, ULONG_MAX, tag) {
1966                 struct page *head;
1967                 if (xas_retry(&xas, page))
1968                         continue;
1969                 /*
1970                  * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1971                  * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1972                  * without attempting to raise page count.
1973                  */
1974                 if (xa_is_value(page))
1975                         goto export;
1976
1977                 head = compound_head(page);
1978                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1979                         goto retry;
1980
1981                 /* The page was split under us? */
1982                 if (compound_head(page) != head)
1983                         goto put_page;
1984
1985                 /* Has the page moved? */
1986                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
1987                         goto put_page;
1988
1989 export:
1990                 indices[ret] = xas.xa_index;
1991                 entries[ret] = page;
1992                 if (++ret == nr_entries)
1993                         break;
1994                 continue;
1995 put_page:
1996                 put_page(head);
1997 retry:
1998                 xas_reset(&xas);
1999         }
2000         rcu_read_unlock();
2001         return ret;
2002 }
2003 EXPORT_SYMBOL(find_get_entries_tag);
2004
2005 /*
2006  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2007  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2008  *
2009  *      ---R__________________________________________B__________
2010  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2011  *
2012  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2013  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2014  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2015  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2016  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2017  *
2018  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2019  */
2020 static void shrink_readahead_size_eio(struct file *filp,
2021                                         struct file_ra_state *ra)
2022 {
2023         ra->ra_pages /= 4;
2024 }
2025
2026 /**
2027  * generic_file_buffered_read - generic file read routine
2028  * @iocb:       the iocb to read
2029  * @iter:       data destination
2030  * @written:    already copied
2031  *
2032  * This is a generic file read routine, and uses the
2033  * mapping->a_ops->readpage() function for the actual low-level stuff.
2034  *
2035  * This is really ugly. But the goto's actually try to clarify some
2036  * of the logic when it comes to error handling etc.
2037  */
2038 static ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
2039                 struct iov_iter *iter, ssize_t written)
2040 {
2041         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2042         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2043         struct inode *inode = mapping->host;
2044         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2045         loff_t *ppos = &iocb->ki_pos;
2046         pgoff_t index;
2047         pgoff_t last_index;
2048         pgoff_t prev_index;
2049         unsigned long offset;      /* offset into pagecache page */
2050         unsigned int prev_offset;
2051         int error = 0;
2052
2053         if (unlikely(*ppos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2054                 return 0;
2055         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2056
2057         index = *ppos >> PAGE_SHIFT;
2058         prev_index = ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
2059         prev_offset = ra->prev_pos & (PAGE_SIZE-1);
2060         last_index = (*ppos + iter->count + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
2061         offset = *ppos & ~PAGE_MASK;
2062
2063         for (;;) {
2064                 struct page *page;
2065                 pgoff_t end_index;
2066                 loff_t isize;
2067                 unsigned long nr, ret;
2068
2069                 cond_resched();
2070 find_page:
2071                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2072                         error = -EINTR;
2073                         goto out;
2074                 }
2075
2076                 page = find_get_page(mapping, index);
2077                 if (!page) {
2078                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
2079                                 goto would_block;
2080                         page_cache_sync_readahead(mapping,
2081                                         ra, filp,
2082                                         index, last_index - index);
2083                         page = find_get_page(mapping, index);
2084                         if (unlikely(page == NULL))
2085                                 goto no_cached_page;
2086                 }
2087                 if (PageReadahead(page)) {
2088                         page_cache_async_readahead(mapping,
2089                                         ra, filp, page,
2090                                         index, last_index - index);
2091                 }
2092                 if (!PageUptodate(page)) {
2093                         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2094                                 put_page(page);
2095                                 goto would_block;
2096                         }
2097
2098                         /*
2099                          * See comment in do_read_cache_page on why
2100                          * wait_on_page_locked is used to avoid unnecessarily
2101                          * serialisations and why it's safe.
2102                          */
2103                         error = wait_on_page_locked_killable(page);
2104                         if (unlikely(error))
2105                                 goto readpage_error;
2106                         if (PageUptodate(page))
2107                                 goto page_ok;
2108
2109                         if (inode->i_blkbits == PAGE_SHIFT ||
2110                                         !mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2111                                 goto page_not_up_to_date;
2112                         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2113                         if (unlikely(iov_iter_is_pipe(iter)))
2114                                 goto page_not_up_to_date;
2115                         if (!trylock_page(page))
2116                                 goto page_not_up_to_date;
2117                         /* Did it get truncated before we got the lock? */
2118                         if (!page->mapping)
2119                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2120                         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page,
2121                                                         offset, iter->count))
2122                                 goto page_not_up_to_date_locked;
2123                         unlock_page(page);
2124                 }
2125 page_ok:
2126                 /*
2127                  * i_size must be checked after we know the page is Uptodate.
2128                  *
2129                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2130                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2131                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2132                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2133                  */
2134
2135                 isize = i_size_read(inode);
2136                 end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
2137                 if (unlikely(!isize || index > end_index)) {
2138                         put_page(page);
2139                         goto out;
2140                 }
2141
2142                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
2143                 nr = PAGE_SIZE;
2144                 if (index == end_index) {
2145                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_MASK) + 1;
2146                         if (nr <= offset) {
2147                                 put_page(page);
2148                                 goto out;
2149                         }
2150                 }
2151                 nr = nr - offset;
2152
2153                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
2154                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
2155                  * before reading the page on the kernel side.
2156                  */
2157                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
2158                         flush_dcache_page(page);
2159
2160                 /*
2161                  * When a sequential read accesses a page several times,
2162                  * only mark it as accessed the first time.
2163                  */
2164                 if (prev_index != index || offset != prev_offset)
2165                         mark_page_accessed(page);
2166                 prev_index = index;
2167
2168                 /*
2169                  * Ok, we have the page, and it's up-to-date, so
2170                  * now we can copy it to user space...
2171                  */
2172
2173                 ret = copy_page_to_iter(page, offset, nr, iter);
2174                 offset += ret;
2175                 index += offset >> PAGE_SHIFT;
2176                 offset &= ~PAGE_MASK;
2177                 prev_offset = offset;
2178
2179                 put_page(page);
2180                 written += ret;
2181                 if (!iov_iter_count(iter))
2182                         goto out;
2183                 if (ret < nr) {
2184                         error = -EFAULT;
2185                         goto out;
2186                 }
2187                 continue;
2188
2189 page_not_up_to_date:
2190                 /* Get exclusive access to the page ... */
2191                 error = lock_page_killable(page);
2192                 if (unlikely(error))
2193                         goto readpage_error;
2194
2195 page_not_up_to_date_locked:
2196                 /* Did it get truncated before we got the lock? */
2197                 if (!page->mapping) {
2198                         unlock_page(page);
2199                         put_page(page);
2200                         continue;
2201                 }
2202
2203                 /* Did somebody else fill it already? */
2204                 if (PageUptodate(page)) {
2205                         unlock_page(page);
2206                         goto page_ok;
2207                 }
2208
2209 readpage:
2210                 /*
2211                  * A previous I/O error may have been due to temporary
2212                  * failures, eg. multipath errors.
2213                  * PG_error will be set again if readpage fails.
2214                  */
2215                 ClearPageError(page);
2216                 /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2217                 error = mapping->a_ops->readpage(filp, page);
2218
2219                 if (unlikely(error)) {
2220                         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE) {
2221                                 put_page(page);
2222                                 error = 0;
2223                                 goto find_page;
2224                         }
2225                         goto readpage_error;
2226                 }
2227
2228                 if (!PageUptodate(page)) {
2229                         error = lock_page_killable(page);
2230                         if (unlikely(error))
2231                                 goto readpage_error;
2232                         if (!PageUptodate(page)) {
2233                                 if (page->mapping == NULL) {
2234                                         /*
2235                                          * invalidate_mapping_pages got it
2236                                          */
2237                                         unlock_page(page);
2238                                         put_page(page);
2239                                         goto find_page;
2240                                 }
2241                                 unlock_page(page);
2242                                 shrink_readahead_size_eio(filp, ra);
2243                                 error = -EIO;
2244                                 goto readpage_error;
2245                         }
2246                         unlock_page(page);
2247                 }
2248
2249                 goto page_ok;
2250
2251 readpage_error:
2252                 /* UHHUH! A synchronous read error occurred. Report it */
2253                 put_page(page);
2254                 goto out;
2255
2256 no_cached_page:
2257                 /*
2258                  * Ok, it wasn't cached, so we need to create a new
2259                  * page..
2260                  */
2261                 page = page_cache_alloc(mapping);
2262                 if (!page) {
2263                         error = -ENOMEM;
2264                         goto out;
2265                 }
2266                 error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2267                                 mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2268                 if (error) {
2269                         put_page(page);
2270                         if (error == -EEXIST) {
2271                                 error = 0;
2272                                 goto find_page;
2273                         }
2274                         goto out;
2275                 }
2276                 goto readpage;
2277         }
2278
2279 would_block:
2280         error = -EAGAIN;
2281 out:
2282         ra->prev_pos = prev_index;
2283         ra->prev_pos <<= PAGE_SHIFT;
2284         ra->prev_pos |= prev_offset;
2285
2286         *ppos = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT) + offset;
2287         file_accessed(filp);
2288         return written ? written : error;
2289 }
2290
2291 /**
2292  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2293  * @iocb:       kernel I/O control block
2294  * @iter:       destination for the data read
2295  *
2296  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2297  * that can use the page cache directly.
2298  */
2299 ssize_t
2300 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2301 {
2302         size_t count = iov_iter_count(iter);
2303         ssize_t retval = 0;
2304
2305         if (!count)
2306                 goto out; /* skip atime */
2307
2308         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2309                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2310                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2311                 struct inode *inode = mapping->host;
2312                 loff_t size;
2313
2314                 size = i_size_read(inode);
2315                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2316                         if (filemap_range_has_page(mapping, iocb->ki_pos,
2317                                                    iocb->ki_pos + count - 1))
2318                                 return -EAGAIN;
2319                 } else {
2320                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2321                                                 iocb->ki_pos,
2322                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2323                         if (retval < 0)
2324                                 goto out;
2325                 }
2326
2327                 file_accessed(file);
2328
2329                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2330                 if (retval >= 0) {
2331                         iocb->ki_pos += retval;
2332                         count -= retval;
2333                 }
2334                 iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2335
2336                 /*
2337                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2338                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2339                  * we've already read everything we wanted to, or if
2340                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2341                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2342                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2343                  * DAX files, so don't bother trying.
2344                  */
2345                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2346                     IS_DAX(inode))
2347                         goto out;
2348         }
2349
2350         retval = generic_file_buffered_read(iocb, iter, retval);
2351 out:
2352         return retval;
2353 }
2354 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2355
2356 #ifdef CONFIG_MMU
2357 /**
2358  * page_cache_read - adds requested page to the page cache if not already there
2359  * @file:       file to read
2360  * @offset:     page index
2361  * @gfp_mask:   memory allocation flags
2362  *
2363  * This adds the requested page to the page cache if it isn't already there,
2364  * and schedules an I/O to read in its contents from disk.
2365  */
2366 static int page_cache_read(struct file *file, pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
2367 {
2368         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2369         struct page *page;
2370         int ret;
2371
2372         do {
2373                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
2374                 if (!page)
2375                         return -ENOMEM;
2376
2377                 ret = add_to_page_cache_lru(page, mapping, offset, gfp_mask);
2378                 if (ret == 0)
2379                         ret = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2380                 else if (ret == -EEXIST)
2381                         ret = 0; /* losing race to add is OK */
2382
2383                 put_page(page);
2384
2385         } while (ret == AOP_TRUNCATED_PAGE);
2386
2387         return ret;
2388 }
2389
2390 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2391
2392 /*
2393  * Synchronous readahead happens when we don't even find
2394  * a page in the page cache at all.
2395  */
2396 static void do_sync_mmap_readahead(struct vm_area_struct *vma,
2397                                    struct file_ra_state *ra,
2398                                    struct file *file,
2399                                    pgoff_t offset)
2400 {
2401         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2402
2403         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2404         if (vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2405                 return;
2406         if (!ra->ra_pages)
2407                 return;
2408
2409         if (vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2410                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, file, offset,
2411                                           ra->ra_pages);
2412                 return;
2413         }
2414
2415         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2416         if (ra->mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2417                 ra->mmap_miss++;
2418
2419         /*
2420          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2421          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2422          */
2423         if (ra->mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2424                 return;
2425
2426         /*
2427          * mmap read-around
2428          */
2429         ra->start = max_t(long, 0, offset - ra->ra_pages / 2);
2430         ra->size = ra->ra_pages;
2431         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2432         ra_submit(ra, mapping, file);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2437  * so we want to possibly extend the readahead further..
2438  */
2439 static void do_async_mmap_readahead(struct vm_area_struct *vma,
2440                                     struct file_ra_state *ra,
2441                                     struct file *file,
2442                                     struct page *page,
2443                                     pgoff_t offset)
2444 {
2445         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2446
2447         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2448         if (vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2449                 return;
2450         if (ra->mmap_miss > 0)
2451                 ra->mmap_miss--;
2452         if (PageReadahead(page))
2453                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2454                                            page, offset, ra->ra_pages);
2455 }
2456
2457 /**
2458  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2459  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2460  *
2461  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2462  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2463  *
2464  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2465  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2466  * having a lot of duplicated code.
2467  *
2468  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held on entry.
2469  *
2470  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because
2471  * lock_page_or_retry() returned 0.
2472  * The mmap_sem has usually been released in this case.
2473  * See __lock_page_or_retry() for the exception.
2474  *
2475  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_sem
2476  * has not been released.
2477  *
2478  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2479  */
2480 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2481 {
2482         int error;
2483         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2484         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2485         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2486         struct inode *inode = mapping->host;
2487         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2488         pgoff_t max_off;
2489         struct page *page;
2490         vm_fault_t ret = 0;
2491
2492         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2493         if (unlikely(offset >= max_off))
2494                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2495
2496         /*
2497          * Do we have something in the page cache already?
2498          */
2499         page = find_get_page(mapping, offset);
2500         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2501                 /*
2502                  * We found the page, so try async readahead before
2503                  * waiting for the lock.
2504                  */
2505                 do_async_mmap_readahead(vmf->vma, ra, file, page, offset);
2506         } else if (!page) {
2507                 /* No page in the page cache at all */
2508                 do_sync_mmap_readahead(vmf->vma, ra, file, offset);
2509                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2510                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2511                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2512 retry_find:
2513                 page = find_get_page(mapping, offset);
2514                 if (!page)
2515                         goto no_cached_page;
2516         }
2517
2518         if (!lock_page_or_retry(page, vmf->vma->vm_mm, vmf->flags)) {
2519                 put_page(page);
2520                 return ret | VM_FAULT_RETRY;
2521         }
2522
2523         /* Did it get truncated? */
2524         if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
2525                 unlock_page(page);
2526                 put_page(page);
2527                 goto retry_find;
2528         }
2529         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != offset, page);
2530
2531         /*
2532          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
2533          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
2534          */
2535         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
2536                 goto page_not_uptodate;
2537
2538         /*
2539          * Found the page and have a reference on it.
2540          * We must recheck i_size under page lock.
2541          */
2542         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2543         if (unlikely(offset >= max_off)) {
2544                 unlock_page(page);
2545                 put_page(page);
2546                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2547         }
2548
2549         vmf->page = page;
2550         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
2551
2552 no_cached_page:
2553         /*
2554          * We're only likely to ever get here if MADV_RANDOM is in
2555          * effect.
2556          */
2557         error = page_cache_read(file, offset, vmf->gfp_mask);
2558
2559         /*
2560          * The page we want has now been added to the page cache.
2561          * In the unlikely event that someone removed it in the
2562          * meantime, we'll just come back here and read it again.
2563          */
2564         if (error >= 0)
2565                 goto retry_find;
2566
2567         /*
2568          * An error return from page_cache_read can result if the
2569          * system is low on memory, or a problem occurs while trying
2570          * to schedule I/O.
2571          */
2572         return vmf_error(error);
2573
2574 page_not_uptodate:
2575         /*
2576          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
2577          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
2578          * because there really aren't any performance issues here
2579          * and we need to check for errors.
2580          */
2581         ClearPageError(page);
2582         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2583         if (!error) {
2584                 wait_on_page_locked(page);
2585                 if (!PageUptodate(page))
2586                         error = -EIO;
2587         }
2588         put_page(page);
2589
2590         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2591                 goto retry_find;
2592
2593         /* Things didn't work out. Return zero to tell the mm layer so. */
2594         shrink_readahead_size_eio(file, ra);
2595         return VM_FAULT_SIGBUS;
2596 }
2597 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
2598
2599 void filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2600                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
2601 {
2602         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2603         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2604         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
2605         unsigned long max_idx;
2606         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
2607         struct page *head, *page;
2608
2609         rcu_read_lock();
2610         xas_for_each(&xas, page, end_pgoff) {
2611                 if (xas_retry(&xas, page))
2612                         continue;
2613                 if (xa_is_value(page))
2614                         goto next;
2615
2616                 head = compound_head(page);
2617                 if (!page_cache_get_speculative(head))
2618                         goto next;
2619
2620                 /* The page was split under us? */
2621                 if (compound_head(page) != head)
2622                         goto skip;
2623
2624                 /* Has the page moved? */
2625                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2626                         goto skip;
2627
2628                 if (!PageUptodate(page) ||
2629                                 PageReadahead(page) ||
2630                                 PageHWPoison(page))
2631                         goto skip;
2632                 if (!trylock_page(page))
2633                         goto skip;
2634
2635                 if (page->mapping != mapping || !PageUptodate(page))
2636                         goto unlock;
2637
2638                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
2639                 if (page->index >= max_idx)
2640                         goto unlock;
2641
2642                 if (file->f_ra.mmap_miss > 0)
2643                         file->f_ra.mmap_miss--;
2644
2645                 vmf->address += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
2646                 if (vmf->pte)
2647                         vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
2648                 last_pgoff = xas.xa_index;
2649                 if (alloc_set_pte(vmf, NULL, page))
2650                         goto unlock;
2651                 unlock_page(page);
2652                 goto next;
2653 unlock:
2654                 unlock_page(page);
2655 skip:
2656                 put_page(page);
2657 next:
2658                 /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
2659                 if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd))
2660                         break;
2661         }
2662         rcu_read_unlock();
2663 }
2664 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
2665
2666 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2667 {
2668         struct page *page = vmf->page;
2669         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2670         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
2671
2672         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2673         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2674         lock_page(page);
2675         if (page->mapping != inode->i_mapping) {
2676                 unlock_page(page);
2677                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2678                 goto out;
2679         }
2680         /*
2681          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
2682          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
2683          * see the dirty page and writeprotect it again.
2684          */
2685         set_page_dirty(page);
2686         wait_for_stable_page(page);
2687 out:
2688         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2689         return ret;
2690 }
2691
2692 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
2693         .fault          = filemap_fault,
2694         .map_pages      = filemap_map_pages,
2695         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
2696 };
2697
2698 /* This is used for a general mmap of a disk file */
2699
2700 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2701 {
2702         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2703
2704         if (!mapping->a_ops->readpage)
2705                 return -ENOEXEC;
2706         file_accessed(file);
2707         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
2708         return 0;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
2713  */
2714 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
2715 {
2716         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
2717                 return -EINVAL;
2718         return generic_file_mmap(file, vma);
2719 }
2720 #else
2721 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2722 {
2723         return VM_FAULT_SIGBUS;
2724 }
2725 int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2726 {
2727         return -ENOSYS;
2728 }
2729 int generic_file_readonly_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
2730 {
2731         return -ENOSYS;
2732 }
2733 #endif /* CONFIG_MMU */
2734
2735 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
2736 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
2737 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
2738
2739 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
2740 {
2741         if (!IS_ERR(page)) {
2742                 wait_on_page_locked(page);
2743                 if (!PageUptodate(page)) {
2744                         put_page(page);
2745                         page = ERR_PTR(-EIO);
2746                 }
2747         }
2748         return page;
2749 }
2750
2751 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
2752                                 pgoff_t index,
2753                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2754                                 void *data,
2755                                 gfp_t gfp)
2756 {
2757         struct page *page;
2758         int err;
2759 repeat:
2760         page = find_get_page(mapping, index);
2761         if (!page) {
2762                 page = __page_cache_alloc(gfp);
2763                 if (!page)
2764                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2765                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
2766                 if (unlikely(err)) {
2767                         put_page(page);
2768                         if (err == -EEXIST)
2769                                 goto repeat;
2770                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
2771                         return ERR_PTR(err);
2772                 }
2773
2774 filler:
2775                 err = filler(data, page);
2776                 if (err < 0) {
2777                         put_page(page);
2778                         return ERR_PTR(err);
2779                 }
2780
2781                 page = wait_on_page_read(page);
2782                 if (IS_ERR(page))
2783                         return page;
2784                 goto out;
2785         }
2786         if (PageUptodate(page))
2787                 goto out;
2788
2789         /*
2790          * Page is not up to date and may be locked due one of the following
2791          * case a: Page is being filled and the page lock is held
2792          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
2793          * case c: Truncation in progress (page locked)
2794          * case d: Reclaim in progress
2795          *
2796          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
2797          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
2798          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
2799          *    the page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
2800          *    it's a race vs truncate race.
2801          * Case b, the page will not be up to date
2802          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
2803          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
2804          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
2805          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
2806          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
2807          *    released before return.
2808          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
2809          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
2810          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
2811          *    no need to serialise with page lock.
2812          *
2813          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
2814          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
2815          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
2816          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
2817          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
2818          * wait on the same page for IO to complete.
2819          */
2820         wait_on_page_locked(page);
2821         if (PageUptodate(page))
2822                 goto out;
2823
2824         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
2825         lock_page(page);
2826
2827         /* Case c or d, restart the operation */
2828         if (!page->mapping) {
2829                 unlock_page(page);
2830                 put_page(page);
2831                 goto repeat;
2832         }
2833
2834         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
2835         if (PageUptodate(page)) {
2836                 unlock_page(page);
2837                 goto out;
2838         }
2839         goto filler;
2840
2841 out:
2842         mark_page_accessed(page);
2843         return page;
2844 }
2845
2846 /**
2847  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
2848  * @mapping:    the page's address_space
2849  * @index:      the page index
2850  * @filler:     function to perform the read
2851  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
2852  *
2853  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
2854  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
2855  *
2856  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
2857  */
2858 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
2859                                 pgoff_t index,
2860                                 int (*filler)(void *, struct page *),
2861                                 void *data)
2862 {
2863         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data, mapping_gfp_mask(mapping));
2864 }
2865 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
2866
2867 /**
2868  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
2869  * @mapping:    the page's address_space
2870  * @index:      the page index
2871  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
2872  *
2873  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
2874  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
2875  *
2876  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
2877  */
2878 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
2879                                 pgoff_t index,
2880                                 gfp_t gfp)
2881 {
2882         filler_t *filler = (filler_t *)mapping->a_ops->readpage;
2883
2884         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, NULL, gfp);
2885 }
2886 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
2887
2888 /*
2889  * Don't operate on ranges the page cache doesn't support, and don't exceed the
2890  * LFS limits.  If pos is under the limit it becomes a short access.  If it
2891  * exceeds the limit we return -EFBIG.
2892  */
2893 static int generic_access_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
2894                                        loff_t *count)
2895 {
2896         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
2897         loff_t max_size = inode->i_sb->s_maxbytes;
2898
2899         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE))
2900                 max_size = MAX_NON_LFS;
2901
2902         if (unlikely(pos >= max_size))
2903                 return -EFBIG;
2904         *count = min(*count, max_size - pos);
2905         return 0;
2906 }
2907
2908 static int generic_write_check_limits(struct file *file, loff_t pos,
2909                                       loff_t *count)
2910 {
2911         loff_t limit = rlimit(RLIMIT_FSIZE);
2912
2913         if (limit != RLIM_INFINITY) {
2914                 if (pos >= limit) {
2915                         send_sig(SIGXFSZ, current, 0);
2916                         return -EFBIG;
2917                 }
2918                 *count = min(*count, limit - pos);
2919         }
2920
2921         return generic_access_check_limits(file, pos, count);
2922 }
2923
2924 /*
2925  * Performs necessary checks before doing a write
2926  *
2927  * Can adjust writing position or amount of bytes to write.
2928  * Returns appropriate error code that caller should return or
2929  * zero in case that write should be allowed.
2930  */
2931 inline ssize_t generic_write_checks(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
2932 {
2933         struct file *file = iocb->ki_filp;
2934         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
2935         loff_t count;
2936         int ret;
2937
2938         if (!iov_iter_count(from))
2939                 return 0;
2940
2941         /* FIXME: this is for backwards compatibility with 2.4 */
2942         if (iocb->ki_flags & IOCB_APPEND)
2943                 iocb->ki_pos = i_size_read(inode);
2944
2945         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
2946                 return -EINVAL;
2947
2948         count = iov_iter_count(from);
2949         ret = generic_write_check_limits(file, iocb->ki_pos, &count);
2950         if (ret)
2951                 return ret;
2952
2953         iov_iter_truncate(from, count);
2954         return iov_iter_count(from);
2955 }
2956 EXPORT_SYMBOL(generic_write_checks);
2957
2958 /*
2959  * Performs necessary checks before doing a clone.
2960  *
2961  * Can adjust amount of bytes to clone.
2962  * Returns appropriate error code that caller should return or
2963  * zero in case the clone should be allowed.
2964  */
2965 int generic_remap_checks(struct file *file_in, loff_t pos_in,
2966                          struct file *file_out, loff_t pos_out,
2967                          loff_t *req_count, unsigned int remap_flags)
2968 {
2969         struct inode *inode_in = file_in->f_mapping->host;
2970         struct inode *inode_out = file_out->f_mapping->host;
2971         uint64_t count = *req_count;
2972         uint64_t bcount;
2973         loff_t size_in, size_out;
2974         loff_t bs = inode_out->i_sb->s_blocksize;
2975         int ret;
2976
2977         /* The start of both ranges must be aligned to an fs block. */
2978         if (!IS_ALIGNED(pos_in, bs) || !IS_ALIGNED(pos_out, bs))
2979                 return -EINVAL;
2980
2981         /* Ensure offsets don't wrap. */
2982         if (pos_in + count < pos_in || pos_out + count < pos_out)
2983                 return -EINVAL;
2984
2985         size_in = i_size_read(inode_in);
2986         size_out = i_size_read(inode_out);
2987
2988         /* Dedupe requires both ranges to be within EOF. */
2989         if ((remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) &&
2990             (pos_in >= size_in || pos_in + count > size_in ||
2991              pos_out >= size_out || pos_out + count > size_out))
2992                 return -EINVAL;
2993
2994         /* Ensure the infile range is within the infile. */
2995         if (pos_in >= size_in)
2996                 return -EINVAL;
2997         count = min(count, size_in - (uint64_t)pos_in);
2998
2999         ret = generic_access_check_limits(file_in, pos_in, &count);
3000         if (ret)
3001                 return ret;
3002
3003         ret = generic_write_check_limits(file_out, pos_out, &count);
3004         if (ret)
3005                 return ret;
3006
3007         /*
3008          * If the user wanted us to link to the infile's EOF, round up to the
3009          * next block boundary for this check.
3010          *
3011          * Otherwise, make sure the count is also block-aligned, having
3012          * already confirmed the starting offsets' block alignment.
3013          */
3014         if (pos_in + count == size_in) {
3015                 bcount = ALIGN(size_in, bs) - pos_in;
3016         } else {
3017                 if (!IS_ALIGNED(count, bs))
3018                         count = ALIGN_DOWN(count, bs);
3019                 bcount = count;
3020         }
3021
3022         /* Don't allow overlapped cloning within the same file. */
3023         if (inode_in == inode_out &&
3024             pos_out + bcount > pos_in &&
3025             pos_out < pos_in + bcount)
3026                 return -EINVAL;
3027
3028         /*
3029          * We shortened the request but the caller can't deal with that, so
3030          * bounce the request back to userspace.
3031          */
3032         if (*req_count != count && !(remap_flags & REMAP_FILE_CAN_SHORTEN))
3033                 return -EINVAL;
3034
3035         *req_count = count;
3036         return 0;
3037 }
3038
3039 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3040                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3041                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3042 {
3043         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3044
3045         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3046                                                         pagep, fsdata);
3047 }
3048 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3049
3050 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3051                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3052                                 struct page *page, void *fsdata)
3053 {
3054         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3055
3056         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3057 }
3058 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3059
3060 ssize_t
3061 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3062 {
3063         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3064         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3065         struct inode    *inode = mapping->host;
3066         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3067         ssize_t         written;
3068         size_t          write_len;
3069         pgoff_t         end;
3070
3071         write_len = iov_iter_count(from);
3072         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3073
3074         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3075                 /* If there are pages to writeback, return */
3076                 if (filemap_range_has_page(inode->i_mapping, pos,
3077                                            pos + write_len))
3078                         return -EAGAIN;
3079         } else {
3080                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3081                                                         pos + write_len - 1);
3082                 if (written)
3083                         goto out;
3084         }
3085
3086         /*
3087          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3088          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3089          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3090          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3091          */
3092         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3093                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3094         /*
3095          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3096          * to buffered write.
3097          */
3098         if (written) {
3099                 if (written == -EBUSY)
3100                         return 0;
3101                 goto out;
3102         }
3103
3104         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3105
3106         /*
3107          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3108          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3109          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3110          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3111          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3112          * fails, tough, the write still worked...
3113          *
3114          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3115          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3116          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3117          * them by removing it completely
3118          */
3119         if (mapping->nrpages)
3120                 invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3121                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3122
3123         if (written > 0) {
3124                 pos += written;
3125                 write_len -= written;
3126                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3127                         i_size_write(inode, pos);
3128                         mark_inode_dirty(inode);
3129                 }
3130                 iocb->ki_pos = pos;
3131         }
3132         iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3133 out:
3134         return written;
3135 }
3136 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3137
3138 /*
3139  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3140  * page. This function is specifically for buffered writes.
3141  */
3142 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3143                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3144 {
3145         struct page *page;
3146         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3147
3148         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3149                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3150
3151         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3152                         mapping_gfp_mask(mapping));
3153         if (page)
3154                 wait_for_stable_page(page);
3155
3156         return page;
3157 }
3158 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3159
3160 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3161                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3162 {
3163         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3164         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3165         long status = 0;
3166         ssize_t written = 0;
3167         unsigned int flags = 0;
3168
3169         do {
3170                 struct page *page;
3171                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3172                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3173                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3174                 void *fsdata;
3175
3176                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3177                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3178                                                 iov_iter_count(i));
3179
3180 again:
3181                 /*
3182                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3183                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3184                  * same page as we're writing to, without it being marked
3185                  * up-to-date.
3186                  *
3187                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3188                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3189                  * usercopies are used, below.
3190                  */
3191                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3192                         status = -EFAULT;
3193                         break;
3194                 }
3195
3196                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3197                         status = -EINTR;
3198                         break;
3199                 }
3200
3201                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3202                                                 &page, &fsdata);
3203                 if (unlikely(status < 0))
3204                         break;
3205
3206                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3207                         flush_dcache_page(page);
3208
3209                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3210                 flush_dcache_page(page);
3211
3212                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3213                                                 page, fsdata);
3214                 if (unlikely(status < 0))
3215                         break;
3216                 copied = status;
3217
3218                 cond_resched();
3219
3220                 iov_iter_advance(i, copied);
3221                 if (unlikely(copied == 0)) {
3222                         /*
3223                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3224                          * fall back to a single segment length write.
3225                          *
3226                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3227                          * because not all segments in the iov can be copied at
3228                          * once without a pagefault.
3229                          */
3230                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3231                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3232                         goto again;
3233                 }
3234                 pos += copied;
3235                 written += copied;
3236
3237                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3238         } while (iov_iter_count(i));
3239
3240         return written ? written : status;
3241 }
3242 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3243
3244 /**
3245  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3246  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3247  * @from:       iov_iter with data to write
3248  *
3249  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3250  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3251  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3252  * do direct IO or a standard buffered write.
3253  *
3254  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3255  * object which does not need locking at all.
3256  *
3257  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3258  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3259  * avoid syncing under i_mutex.
3260  */
3261 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3262 {
3263         struct file *file = iocb->ki_filp;
3264         struct address_space * mapping = file->f_mapping;
3265         struct inode    *inode = mapping->host;
3266         ssize_t         written = 0;
3267         ssize_t         err;
3268         ssize_t         status;
3269
3270         /* We can write back this queue in page reclaim */
3271         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3272         err = file_remove_privs(file);
3273         if (err)
3274                 goto out;
3275
3276         err = file_update_time(file);
3277         if (err)
3278                 goto out;
3279
3280         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3281                 loff_t pos, endbyte;
3282
3283                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3284                 /*
3285                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3286                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3287                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3288                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3289                  * page-cache pages correctly).
3290                  */
3291                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3292                         goto out;
3293
3294                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3295                 /*
3296                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3297                  * then we want to return the number of bytes which were
3298                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3299                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3300                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3301                  */
3302                 if (unlikely(status < 0)) {
3303                         err = status;
3304                         goto out;
3305                 }
3306                 /*
3307                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3308                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3309                  * semantics.
3310                  */
3311                 endbyte = pos + status - 1;
3312                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3313                 if (err == 0) {
3314                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3315                         written += status;
3316                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3317                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3318                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3319                 } else {
3320                         /*
3321                          * We don't know how much we wrote, so just return
3322                          * the number of bytes which were direct-written
3323                          */
3324                 }