GNU Linux-libre 4.4.284-gnu1
[releases.git] / mm / hugetlb.c
1 /*
2  * Generic hugetlb support.
3  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
4  */
5 #include <linux/list.h>
6 #include <linux/init.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/seq_file.h>
10 #include <linux/sysctl.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/mmu_notifier.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/mempolicy.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/cpuset.h>
18 #include <linux/mutex.h>
19 #include <linux/bootmem.h>
20 #include <linux/sysfs.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/rmap.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/page-isolation.h>
26 #include <linux/jhash.h>
27
28 #include <asm/page.h>
29 #include <asm/pgtable.h>
30 #include <asm/tlb.h>
31
32 #include <linux/io.h>
33 #include <linux/hugetlb.h>
34 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
35 #include <linux/node.h>
36 #include "internal.h"
37
38 int hugepages_treat_as_movable;
39
40 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
41 unsigned int default_hstate_idx;
42 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
43 /*
44  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
45  * at boot time.
46  */
47 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
48
49 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
50
51 /* for command line parsing */
52 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
53 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
54 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
55
56 /*
57  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
58  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
59  */
60 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
61
62 /*
63  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
64  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
65  */
66 static int num_fault_mutexes;
67 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
68
69 static inline bool PageHugeFreed(struct page *head)
70 {
71         return page_private(head + 4) == -1UL;
72 }
73
74 static inline void SetPageHugeFreed(struct page *head)
75 {
76         set_page_private(head + 4, -1UL);
77 }
78
79 static inline void ClearPageHugeFreed(struct page *head)
80 {
81         set_page_private(head + 4, 0);
82 }
83
84 /* Forward declaration */
85 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
86
87 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
88 {
89         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
90
91         spin_unlock(&spool->lock);
92
93         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
94          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
95          * free the subpool */
96         if (free) {
97                 if (spool->min_hpages != -1)
98                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
99                                                 -spool->min_hpages);
100                 kfree(spool);
101         }
102 }
103
104 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
105                                                 long min_hpages)
106 {
107         struct hugepage_subpool *spool;
108
109         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
110         if (!spool)
111                 return NULL;
112
113         spin_lock_init(&spool->lock);
114         spool->count = 1;
115         spool->max_hpages = max_hpages;
116         spool->hstate = h;
117         spool->min_hpages = min_hpages;
118
119         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
120                 kfree(spool);
121                 return NULL;
122         }
123         spool->rsv_hpages = min_hpages;
124
125         return spool;
126 }
127
128 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
129 {
130         spin_lock(&spool->lock);
131         BUG_ON(!spool->count);
132         spool->count--;
133         unlock_or_release_subpool(spool);
134 }
135
136 /*
137  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
138  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
139  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
140  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
141  * only be different than the passed value (delta) in the case where
142  * a subpool minimum size must be manitained.
143  */
144 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
145                                       long delta)
146 {
147         long ret = delta;
148
149         if (!spool)
150                 return ret;
151
152         spin_lock(&spool->lock);
153
154         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
155                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
156                         spool->used_hpages += delta;
157                 else {
158                         ret = -ENOMEM;
159                         goto unlock_ret;
160                 }
161         }
162
163         if (spool->min_hpages != -1) {          /* minimum size accounting */
164                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
165                         /*
166                          * Asking for more reserves than those already taken on
167                          * behalf of subpool.  Return difference.
168                          */
169                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
170                         spool->rsv_hpages = 0;
171                 } else {
172                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
173                         spool->rsv_hpages -= delta;
174                 }
175         }
176
177 unlock_ret:
178         spin_unlock(&spool->lock);
179         return ret;
180 }
181
182 /*
183  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
184  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
185  * The return value may only be different than the passed value (delta)
186  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
187  */
188 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
189                                        long delta)
190 {
191         long ret = delta;
192
193         if (!spool)
194                 return delta;
195
196         spin_lock(&spool->lock);
197
198         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
199                 spool->used_hpages -= delta;
200
201         if (spool->min_hpages != -1) {          /* minimum size accounting */
202                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
203                         ret = 0;
204                 else
205                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
206
207                 spool->rsv_hpages += delta;
208                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
209                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
210         }
211
212         /*
213          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
214          * quota reference, free it now.
215          */
216         unlock_or_release_subpool(spool);
217
218         return ret;
219 }
220
221 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
222 {
223         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
224 }
225
226 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
227 {
228         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
229 }
230
231 /*
232  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
233  *                    across the pages in a mapping.
234  *
235  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
236  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
237  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
238  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
239  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
240  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
241  *
242  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
243  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
244  * represents the first element past the end of the region. This is used in
245  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
246  *
247  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
248  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
249  */
250 struct file_region {
251         struct list_head link;
252         long from;
253         long to;
254 };
255
256 /*
257  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
258  * map.  In the normal case, existing regions will be expanded
259  * to accommodate the specified range.  Sufficient regions should
260  * exist for expansion due to the previous call to region_chg
261  * with the same range.  However, it is possible that region_del
262  * could have been called after region_chg and modifed the map
263  * in such a way that no region exists to be expanded.  In this
264  * case, pull a region descriptor from the cache associated with
265  * the map and use that for the new range.
266  *
267  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
268  * number is greater than or equal to zero.
269  */
270 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
271 {
272         struct list_head *head = &resv->regions;
273         struct file_region *rg, *nrg, *trg;
274         long add = 0;
275
276         spin_lock(&resv->lock);
277         /* Locate the region we are either in or before. */
278         list_for_each_entry(rg, head, link)
279                 if (f <= rg->to)
280                         break;
281
282         /*
283          * If no region exists which can be expanded to include the
284          * specified range, the list must have been modified by an
285          * interleving call to region_del().  Pull a region descriptor
286          * from the cache and use it for this range.
287          */
288         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
289                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
290
291                 resv->region_cache_count--;
292                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
293                                         link);
294                 list_del(&nrg->link);
295
296                 nrg->from = f;
297                 nrg->to = t;
298                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
299
300                 add += t - f;
301                 goto out_locked;
302         }
303
304         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
305         if (f > rg->from)
306                 f = rg->from;
307
308         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
309         nrg = rg;
310         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
311                 if (&rg->link == head)
312                         break;
313                 if (rg->from > t)
314                         break;
315
316                 /* If this area reaches higher then extend our area to
317                  * include it completely.  If this is not the first area
318                  * which we intend to reuse, free it. */
319                 if (rg->to > t)
320                         t = rg->to;
321                 if (rg != nrg) {
322                         /* Decrement return value by the deleted range.
323                          * Another range will span this area so that by
324                          * end of routine add will be >= zero
325                          */
326                         add -= (rg->to - rg->from);
327                         list_del(&rg->link);
328                         kfree(rg);
329                 }
330         }
331
332         add += (nrg->from - f);         /* Added to beginning of region */
333         nrg->from = f;
334         add += t - nrg->to;             /* Added to end of region */
335         nrg->to = t;
336
337 out_locked:
338         resv->adds_in_progress--;
339         spin_unlock(&resv->lock);
340         VM_BUG_ON(add < 0);
341         return add;
342 }
343
344 /*
345  * Examine the existing reserve map and determine how many
346  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
347  * represented.  This routine is called before a subsequent
348  * call to region_add that will actually modify the reserve
349  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
350  * not change the number of huge pages represented by the
351  * map.  However, if the existing regions in the map can not
352  * be expanded to represent the new range, a new file_region
353  * structure is added to the map as a placeholder.  This is
354  * so that the subsequent region_add call will have all the
355  * regions it needs and will not fail.
356  *
357  * Upon entry, region_chg will also examine the cache of region descriptors
358  * associated with the map.  If there are not enough descriptors cached, one
359  * will be allocated for the in progress add operation.
360  *
361  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
362  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
363  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
364  * is needed and can not be allocated.
365  */
366 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
367 {
368         struct list_head *head = &resv->regions;
369         struct file_region *rg, *nrg = NULL;
370         long chg = 0;
371
372 retry:
373         spin_lock(&resv->lock);
374 retry_locked:
375         resv->adds_in_progress++;
376
377         /*
378          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
379          * the number of in progress add operations.
380          */
381         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
382                 struct file_region *trg;
383
384                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
385                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
386                 resv->adds_in_progress--;
387                 spin_unlock(&resv->lock);
388
389                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
390                 if (!trg) {
391                         kfree(nrg);
392                         return -ENOMEM;
393                 }
394
395                 spin_lock(&resv->lock);
396                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
397                 resv->region_cache_count++;
398                 goto retry_locked;
399         }
400
401         /* Locate the region we are before or in. */
402         list_for_each_entry(rg, head, link)
403                 if (f <= rg->to)
404                         break;
405
406         /* If we are below the current region then a new region is required.
407          * Subtle, allocate a new region at the position but make it zero
408          * size such that we can guarantee to record the reservation. */
409         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
410                 if (!nrg) {
411                         resv->adds_in_progress--;
412                         spin_unlock(&resv->lock);
413                         nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
414                         if (!nrg)
415                                 return -ENOMEM;
416
417                         nrg->from = f;
418                         nrg->to   = f;
419                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
420                         goto retry;
421                 }
422
423                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
424                 chg = t - f;
425                 goto out_nrg;
426         }
427
428         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
429         if (f > rg->from)
430                 f = rg->from;
431         chg = t - f;
432
433         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
434         list_for_each_entry(rg, rg->link.prev, link) {
435                 if (&rg->link == head)
436                         break;
437                 if (rg->from > t)
438                         goto out;
439
440                 /* We overlap with this area, if it extends further than
441                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
442                  * existing reservation. */
443                 if (rg->to > t) {
444                         chg += rg->to - t;
445                         t = rg->to;
446                 }
447                 chg -= rg->to - rg->from;
448         }
449
450 out:
451         spin_unlock(&resv->lock);
452         /*  We already know we raced and no longer need the new region */
453         kfree(nrg);
454         return chg;
455 out_nrg:
456         spin_unlock(&resv->lock);
457         return chg;
458 }
459
460 /*
461  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
462  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
463  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
464  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
465  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
466  *
467  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
468  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
469  * arguments will match the associated region_chg call.
470  */
471 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
472 {
473         spin_lock(&resv->lock);
474         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
475         resv->adds_in_progress--;
476         spin_unlock(&resv->lock);
477 }
478
479 /*
480  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
481  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
482  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
483  * and either trim, delete or split the existing regions.
484  *
485  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
486  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
487  * case where a region must be split, a new region descriptor must
488  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
489  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
490  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
491  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
492  */
493 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
494 {
495         struct list_head *head = &resv->regions;
496         struct file_region *rg, *trg;
497         struct file_region *nrg = NULL;
498         long del = 0;
499
500 retry:
501         spin_lock(&resv->lock);
502         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
503                 /*
504                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
505                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
506                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
507                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
508                  * at the beginning of the range to be deleted.
509                  */
510                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
511                         continue;
512
513                 if (rg->from >= t)
514                         break;
515
516                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
517                         /*
518                          * Check for an entry in the cache before dropping
519                          * lock and attempting allocation.
520                          */
521                         if (!nrg &&
522                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
523                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
524                                                         struct file_region,
525                                                         link);
526                                 list_del(&nrg->link);
527                                 resv->region_cache_count--;
528                         }
529
530                         if (!nrg) {
531                                 spin_unlock(&resv->lock);
532                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
533                                 if (!nrg)
534                                         return -ENOMEM;
535                                 goto retry;
536                         }
537
538                         del += t - f;
539
540                         /* New entry for end of split region */
541                         nrg->from = t;
542                         nrg->to = rg->to;
543                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
544
545                         /* Original entry is trimmed */
546                         rg->to = f;
547
548                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
549                         nrg = NULL;
550                         break;
551                 }
552
553                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
554                         del += rg->to - rg->from;
555                         list_del(&rg->link);
556                         kfree(rg);
557                         continue;
558                 }
559
560                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
561                         del += t - rg->from;
562                         rg->from = t;
563                 } else {                /* Trim end of region */
564                         del += rg->to - f;
565                         rg->to = f;
566                 }
567         }
568
569         spin_unlock(&resv->lock);
570         kfree(nrg);
571         return del;
572 }
573
574 /*
575  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
576  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
577  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
578  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
579  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
580  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
581  * counts.
582  */
583 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode, bool restore_reserve)
584 {
585         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
586         long rsv_adjust;
587
588         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
589         if (restore_reserve && rsv_adjust) {
590                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
591
592                 hugetlb_acct_memory(h, 1);
593         }
594 }
595
596 /*
597  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
598  * that intersect with the range [f, t).
599  */
600 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
601 {
602         struct list_head *head = &resv->regions;
603         struct file_region *rg;
604         long chg = 0;
605
606         spin_lock(&resv->lock);
607         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
608         list_for_each_entry(rg, head, link) {
609                 long seg_from;
610                 long seg_to;
611
612                 if (rg->to <= f)
613                         continue;
614                 if (rg->from >= t)
615                         break;
616
617                 seg_from = max(rg->from, f);
618                 seg_to = min(rg->to, t);
619
620                 chg += seg_to - seg_from;
621         }
622         spin_unlock(&resv->lock);
623
624         return chg;
625 }
626
627 /*
628  * Convert the address within this vma to the page offset within
629  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
630  */
631 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
632                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
633 {
634         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
635                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
636 }
637
638 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
639                                      unsigned long address)
640 {
641         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
642 }
643
644 /*
645  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
646  * cases this will be same size as used by the page table entries.
647  */
648 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
649 {
650         struct hstate *hstate;
651
652         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
653                 return PAGE_SIZE;
654
655         hstate = hstate_vma(vma);
656
657         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
658 }
659 EXPORT_SYMBOL_GPL(vma_kernel_pagesize);
660
661 /*
662  * Return the page size being used by the MMU to back a VMA. In the majority
663  * of cases, the page size used by the kernel matches the MMU size. On
664  * architectures where it differs, an architecture-specific version of this
665  * function is required.
666  */
667 #ifndef vma_mmu_pagesize
668 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
669 {
670         return vma_kernel_pagesize(vma);
671 }
672 #endif
673
674 /*
675  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
676  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
677  * alignment.
678  */
679 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
680 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
681 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
682
683 /*
684  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
685  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
686  * is guaranteed to have their future faults succeed.
687  *
688  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
689  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
690  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
691  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
692  *
693  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
694  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
695  * with the underlying file, this region map represents the backing file
696  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
697  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
698  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
699  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
700  * reservation ie. where pages have been instantiated.
701  */
702 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
703 {
704         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
705 }
706
707 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
708                                                         unsigned long value)
709 {
710         vma->vm_private_data = (void *)value;
711 }
712
713 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
714 {
715         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
716         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
717
718         if (!resv_map || !rg) {
719                 kfree(resv_map);
720                 kfree(rg);
721                 return NULL;
722         }
723
724         kref_init(&resv_map->refs);
725         spin_lock_init(&resv_map->lock);
726         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
727
728         resv_map->adds_in_progress = 0;
729
730         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
731         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
732         resv_map->region_cache_count = 1;
733
734         return resv_map;
735 }
736
737 void resv_map_release(struct kref *ref)
738 {
739         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
740         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
741         struct file_region *rg, *trg;
742
743         /* Clear out any active regions before we release the map. */
744         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
745
746         /* ... and any entries left in the cache */
747         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
748                 list_del(&rg->link);
749                 kfree(rg);
750         }
751
752         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
753
754         kfree(resv_map);
755 }
756
757 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
758 {
759         return inode->i_mapping->private_data;
760 }
761
762 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
763 {
764         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
765         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
766                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
767                 struct inode *inode = mapping->host;
768
769                 return inode_resv_map(inode);
770
771         } else {
772                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
773                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
774         }
775 }
776
777 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
778 {
779         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
780         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
781
782         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
783                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
784 }
785
786 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
787 {
788         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
789         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
790
791         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
792 }
793
794 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
795 {
796         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
797
798         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
799 }
800
801 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
802 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
803 {
804         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
805         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
806                 vma->vm_private_data = (void *)0;
807 }
808
809 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
810 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
811 {
812         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
813                 /*
814                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
815                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
816                  * reserve count remains after releasing inode, because this
817                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
818                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
819                  * don't have any other solution to deal with this situation
820                  * properly, so add work-around here.
821                  */
822                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
823                         return true;
824                 else
825                         return false;
826         }
827
828         /* Shared mappings always use reserves */
829         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
830                 /*
831                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
832                  * be a region map for all pages.  The only situation where
833                  * there is no region map is if a hole was punched via
834                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
835                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
836                  */
837                 if (chg)
838                         return false;
839                 else
840                         return true;
841         }
842
843         /*
844          * Only the process that called mmap() has reserves for
845          * private mappings.
846          */
847         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
848                 return true;
849
850         return false;
851 }
852
853 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
854 {
855         int nid = page_to_nid(page);
856         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
857         h->free_huge_pages++;
858         h->free_huge_pages_node[nid]++;
859         SetPageHugeFreed(page);
860 }
861
862 static struct page *dequeue_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
863 {
864         struct page *page;
865
866         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
867                 if (!is_migrate_isolate_page(page))
868                         break;
869         /*
870          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
871          * the allocation fails.
872          */
873         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
874                 return NULL;
875         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
876         set_page_refcounted(page);
877         ClearPageHugeFreed(page);
878         h->free_huge_pages--;
879         h->free_huge_pages_node[nid]--;
880         return page;
881 }
882
883 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
884 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
885 {
886         if (hugepages_treat_as_movable || hugepage_migration_supported(h))
887                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
888         else
889                 return GFP_HIGHUSER;
890 }
891
892 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
893                                 struct vm_area_struct *vma,
894                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
895                                 long chg)
896 {
897         struct page *page = NULL;
898         struct mempolicy *mpol;
899         nodemask_t *nodemask;
900         struct zonelist *zonelist;
901         struct zone *zone;
902         struct zoneref *z;
903         unsigned int cpuset_mems_cookie;
904
905         /*
906          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
907          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
908          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
909          */
910         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
911                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
912                 goto err;
913
914         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
915         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
916                 goto err;
917
918 retry_cpuset:
919         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
920         zonelist = huge_zonelist(vma, address,
921                                         htlb_alloc_mask(h), &mpol, &nodemask);
922
923         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
924                                                 MAX_NR_ZONES - 1, nodemask) {
925                 if (cpuset_zone_allowed(zone, htlb_alloc_mask(h))) {
926                         page = dequeue_huge_page_node(h, zone_to_nid(zone));
927                         if (page) {
928                                 if (avoid_reserve)
929                                         break;
930                                 if (!vma_has_reserves(vma, chg))
931                                         break;
932
933                                 SetPagePrivate(page);
934                                 h->resv_huge_pages--;
935                                 break;
936                         }
937                 }
938         }
939
940         mpol_cond_put(mpol);
941         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
942                 goto retry_cpuset;
943         return page;
944
945 err:
946         return NULL;
947 }
948
949 /*
950  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
951  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
952  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
953  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
954  * node for alloc or free.
955  */
956 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
957 {
958         nid = next_node(nid, *nodes_allowed);
959         if (nid == MAX_NUMNODES)
960                 nid = first_node(*nodes_allowed);
961         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
962
963         return nid;
964 }
965
966 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
967 {
968         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
969                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
970         return nid;
971 }
972
973 /*
974  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
975  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
976  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
977  * mask.
978  */
979 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
980                                         nodemask_t *nodes_allowed)
981 {
982         int nid;
983
984         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
985
986         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
987         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
988
989         return nid;
990 }
991
992 /*
993  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
994  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
995  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
996  * that the next attempt to free addresses the next node.
997  */
998 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
999 {
1000         int nid;
1001
1002         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1003
1004         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
1005         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1006
1007         return nid;
1008 }
1009
1010 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
1011         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1012                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1013                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
1014                 nr_nodes--)
1015
1016 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
1017         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1018                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1019                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1020                 nr_nodes--)
1021
1022 #if defined(CONFIG_CMA) && defined(CONFIG_X86_64)
1023 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1024                                         unsigned int order)
1025 {
1026         int i;
1027         int nr_pages = 1 << order;
1028         struct page *p = page + 1;
1029
1030         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1031                 clear_compound_head(p);
1032                 set_page_refcounted(p);
1033         }
1034
1035         set_compound_order(page, 0);
1036         __ClearPageHead(page);
1037 }
1038
1039 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1040 {
1041         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1042 }
1043
1044 static int __alloc_gigantic_page(unsigned long start_pfn,
1045                                 unsigned long nr_pages)
1046 {
1047         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1048         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1049 }
1050
1051 static bool pfn_range_valid_gigantic(unsigned long start_pfn,
1052                                 unsigned long nr_pages)
1053 {
1054         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1055         struct page *page;
1056
1057         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
1058                 if (!pfn_valid(i))
1059                         return false;
1060
1061                 page = pfn_to_page(i);
1062
1063                 if (PageReserved(page))
1064                         return false;
1065
1066                 if (page_count(page) > 0)
1067                         return false;
1068
1069                 if (PageHuge(page))
1070                         return false;
1071         }
1072
1073         return true;
1074 }
1075
1076 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
1077                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1078 {
1079         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
1080         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
1081 }
1082
1083 static struct page *alloc_gigantic_page(int nid, unsigned int order)
1084 {
1085         unsigned long nr_pages = 1 << order;
1086         unsigned long ret, pfn, flags;
1087         struct zone *z;
1088
1089         z = NODE_DATA(nid)->node_zones;
1090         for (; z - NODE_DATA(nid)->node_zones < MAX_NR_ZONES; z++) {
1091                 spin_lock_irqsave(&z->lock, flags);
1092
1093                 pfn = ALIGN(z->zone_start_pfn, nr_pages);
1094                 while (zone_spans_last_pfn(z, pfn, nr_pages)) {
1095                         if (pfn_range_valid_gigantic(pfn, nr_pages)) {
1096                                 /*
1097                                  * We release the zone lock here because
1098                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
1099                                  * at some point. If there's an allocation
1100                                  * spinning on this lock, it may win the race
1101                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
1102                                  */
1103                                 spin_unlock_irqrestore(&z->lock, flags);
1104                                 ret = __alloc_gigantic_page(pfn, nr_pages);
1105                                 if (!ret)
1106                                         return pfn_to_page(pfn);
1107                                 spin_lock_irqsave(&z->lock, flags);
1108                         }
1109                         pfn += nr_pages;
1110                 }
1111
1112                 spin_unlock_irqrestore(&z->lock, flags);
1113         }
1114
1115         return NULL;
1116 }
1117
1118 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1119 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1120
1121 static struct page *alloc_fresh_gigantic_page_node(struct hstate *h, int nid)
1122 {
1123         struct page *page;
1124
1125         page = alloc_gigantic_page(nid, huge_page_order(h));
1126         if (page) {
1127                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1128                 prep_new_huge_page(h, page, nid);
1129         }
1130
1131         return page;
1132 }
1133
1134 static int alloc_fresh_gigantic_page(struct hstate *h,
1135                                 nodemask_t *nodes_allowed)
1136 {
1137         struct page *page = NULL;
1138         int nr_nodes, node;
1139
1140         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1141                 page = alloc_fresh_gigantic_page_node(h, node);
1142                 if (page)
1143                         return 1;
1144         }
1145
1146         return 0;
1147 }
1148
1149 static inline bool gigantic_page_supported(void) { return true; }
1150 #else
1151 static inline bool gigantic_page_supported(void) { return false; }
1152 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1153 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1154                                                 unsigned int order) { }
1155 static inline int alloc_fresh_gigantic_page(struct hstate *h,
1156                                         nodemask_t *nodes_allowed) { return 0; }
1157 #endif
1158
1159 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1160 {
1161         int i;
1162         struct page *subpage = page;
1163
1164         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported())
1165                 return;
1166
1167         h->nr_huge_pages--;
1168         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1169         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h);
1170              i++, subpage = mem_map_next(subpage, page, i)) {
1171                 subpage->flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1172                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1173                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1174                                 1 << PG_writeback);
1175         }
1176         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1177         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1178         set_page_refcounted(page);
1179         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1180                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1181                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1182         } else {
1183                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1184         }
1185 }
1186
1187 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1188 {
1189         struct hstate *h;
1190
1191         for_each_hstate(h) {
1192                 if (huge_page_size(h) == size)
1193                         return h;
1194         }
1195         return NULL;
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1200  * to hstate->hugepage_activelist.)
1201  *
1202  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1203  */
1204 bool page_huge_active(struct page *page)
1205 {
1206         return PageHeadHuge(page) && PagePrivate(&page[1]);
1207 }
1208
1209 /* never called for tail page */
1210 void set_page_huge_active(struct page *page)
1211 {
1212         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1213         SetPagePrivate(&page[1]);
1214 }
1215
1216 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1217 {
1218         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1219         ClearPagePrivate(&page[1]);
1220 }
1221
1222 void free_huge_page(struct page *page)
1223 {
1224         /*
1225          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1226          * compound page destructor.
1227          */
1228         struct hstate *h = page_hstate(page);
1229         int nid = page_to_nid(page);
1230         struct hugepage_subpool *spool =
1231                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1232         bool restore_reserve;
1233
1234         set_page_private(page, 0);
1235         page->mapping = NULL;
1236         BUG_ON(page_count(page));
1237         BUG_ON(page_mapcount(page));
1238         restore_reserve = PagePrivate(page);
1239         ClearPagePrivate(page);
1240
1241         /*
1242          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1243          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1244          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1245          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1246          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1247          * remove the reserved page from the subpool.
1248          */
1249         if (!restore_reserve) {
1250                 /*
1251                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1252                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1253                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1254                  * operation.
1255                  */
1256                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1257                         restore_reserve = true;
1258         }
1259
1260         spin_lock(&hugetlb_lock);
1261         clear_page_huge_active(page);
1262         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1263                                      pages_per_huge_page(h), page);
1264         if (restore_reserve)
1265                 h->resv_huge_pages++;
1266
1267         if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1268                 /* remove the page from active list */
1269                 list_del(&page->lru);
1270                 update_and_free_page(h, page);
1271                 h->surplus_huge_pages--;
1272                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1273         } else {
1274                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1275                 enqueue_huge_page(h, page);
1276         }
1277         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1278 }
1279
1280 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1281 {
1282         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1283         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1284         spin_lock(&hugetlb_lock);
1285         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1286         h->nr_huge_pages++;
1287         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1288         ClearPageHugeFreed(page);
1289         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1290         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1291 }
1292
1293 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1294 {
1295         int i;
1296         int nr_pages = 1 << order;
1297         struct page *p = page + 1;
1298
1299         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1300         set_compound_order(page, order);
1301         __SetPageHead(page);
1302         __ClearPageReserved(page);
1303         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1304                 /*
1305                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1306                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1307                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1308                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1309                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1310                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1311                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1312                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1313                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1314                  * after get_user_pages().
1315                  */
1316                 __ClearPageReserved(p);
1317                 set_page_count(p, 0);
1318                 set_compound_head(p, page);
1319         }
1320 }
1321
1322 /*
1323  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1324  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1325  * details.
1326  */
1327 int PageHuge(struct page *page)
1328 {
1329         if (!PageCompound(page))
1330                 return 0;
1331
1332         page = compound_head(page);
1333         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1334 }
1335 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1336
1337 /*
1338  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1339  * normal or transparent huge pages.
1340  */
1341 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1342 {
1343         if (!PageHead(page_head))
1344                 return 0;
1345
1346         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1347 }
1348
1349 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1350 {
1351         struct page *page_head = compound_head(page);
1352         pgoff_t index = page_index(page_head);
1353         unsigned long compound_idx;
1354
1355         if (!PageHuge(page_head))
1356                 return page_index(page);
1357
1358         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1359                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1360         else
1361                 compound_idx = page - page_head;
1362
1363         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1364 }
1365
1366 static struct page *alloc_fresh_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1367 {
1368         struct page *page;
1369
1370         page = __alloc_pages_node(nid,
1371                 htlb_alloc_mask(h)|__GFP_COMP|__GFP_THISNODE|
1372                                                 __GFP_REPEAT|__GFP_NOWARN,
1373                 huge_page_order(h));
1374         if (page) {
1375                 prep_new_huge_page(h, page, nid);
1376         }
1377
1378         return page;
1379 }
1380
1381 static int alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1382 {
1383         struct page *page;
1384         int nr_nodes, node;
1385         int ret = 0;
1386
1387         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1388                 page = alloc_fresh_huge_page_node(h, node);
1389                 if (page) {
1390                         ret = 1;
1391                         break;
1392                 }
1393         }
1394
1395         if (ret)
1396                 count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1397         else
1398                 count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1399
1400         return ret;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Free huge page from pool from next node to free.
1405  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1406  * balanced over allowed nodes.
1407  * Called with hugetlb_lock locked.
1408  */
1409 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1410                                                          bool acct_surplus)
1411 {
1412         int nr_nodes, node;
1413         int ret = 0;
1414
1415         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1416                 /*
1417                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1418                  * nodes with surplus pages.
1419                  */
1420                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1421                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1422                         struct page *page =
1423                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1424                                           struct page, lru);
1425                         list_del(&page->lru);
1426                         h->free_huge_pages--;
1427                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1428                         if (acct_surplus) {
1429                                 h->surplus_huge_pages--;
1430                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1431                         }
1432                         update_and_free_page(h, page);
1433                         ret = 1;
1434                         break;
1435                 }
1436         }
1437
1438         return ret;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1443  * nothing for in-use (including surplus) hugepages.
1444  */
1445 static void dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1446 {
1447 retry:
1448         spin_lock(&hugetlb_lock);
1449         if (PageHuge(page) && !page_count(page)) {
1450                 struct page *head = compound_head(page);
1451                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1452                 int nid = page_to_nid(head);
1453
1454                 /*
1455                  * We should make sure that the page is already on the free list
1456                  * when it is dissolved.
1457                  */
1458                 if (unlikely(!PageHugeFreed(head))) {
1459                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1460                         cond_resched();
1461
1462                         /*
1463                          * Theoretically, we should return -EBUSY when we
1464                          * encounter this race. In fact, we have a chance
1465                          * to successfully dissolve the page if we do a
1466                          * retry. Because the race window is quite small.
1467                          * If we seize this opportunity, it is an optimization
1468                          * for increasing the success rate of dissolving page.
1469                          */
1470                         goto retry;
1471                 }
1472
1473                 list_del(&head->lru);
1474                 h->free_huge_pages--;
1475                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1476                 update_and_free_page(h, head);
1477         }
1478         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1483  * make specified memory blocks removable from the system.
1484  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1485  * part of it lies within the given range.
1486  */
1487 void dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1488 {
1489         unsigned long pfn;
1490
1491         if (!hugepages_supported())
1492                 return;
1493
1494         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order)
1495                 dissolve_free_huge_page(pfn_to_page(pfn));
1496 }
1497
1498 /*
1499  * There are 3 ways this can get called:
1500  * 1. With vma+addr: we use the VMA's memory policy
1501  * 2. With !vma, but nid=NUMA_NO_NODE:  We try to allocate a huge
1502  *    page from any node, and let the buddy allocator itself figure
1503  *    it out.
1504  * 3. With !vma, but nid!=NUMA_NO_NODE.  We allocate a huge page
1505  *    strictly from 'nid'
1506  */
1507 static struct page *__hugetlb_alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1508                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int nid)
1509 {
1510         int order = huge_page_order(h);
1511         gfp_t gfp = htlb_alloc_mask(h)|__GFP_COMP|__GFP_REPEAT|__GFP_NOWARN;
1512         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1513
1514         /*
1515          * We need a VMA to get a memory policy.  If we do not
1516          * have one, we use the 'nid' argument.
1517          *
1518          * The mempolicy stuff below has some non-inlined bits
1519          * and calls ->vm_ops.  That makes it hard to optimize at
1520          * compile-time, even when NUMA is off and it does
1521          * nothing.  This helps the compiler optimize it out.
1522          */
1523         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || !vma) {
1524                 /*
1525                  * If a specific node is requested, make sure to
1526                  * get memory from there, but only when a node
1527                  * is explicitly specified.
1528                  */
1529                 if (nid != NUMA_NO_NODE)
1530                         gfp |= __GFP_THISNODE;
1531                 /*
1532                  * Make sure to call something that can handle
1533                  * nid=NUMA_NO_NODE
1534                  */
1535                 return alloc_pages_node(nid, gfp, order);
1536         }
1537
1538         /*
1539          * OK, so we have a VMA.  Fetch the mempolicy and try to
1540          * allocate a huge page with it.  We will only reach this
1541          * when CONFIG_NUMA=y.
1542          */
1543         do {
1544                 struct page *page;
1545                 struct mempolicy *mpol;
1546                 struct zonelist *zl;
1547                 nodemask_t *nodemask;
1548
1549                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
1550                 zl = huge_zonelist(vma, addr, gfp, &mpol, &nodemask);
1551                 mpol_cond_put(mpol);
1552                 page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order, zl, nodemask);
1553                 if (page)
1554                         return page;
1555         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1556
1557         return NULL;
1558 }
1559
1560 /*
1561  * There are two ways to allocate a huge page:
1562  * 1. When you have a VMA and an address (like a fault)
1563  * 2. When you have no VMA (like when setting /proc/.../nr_hugepages)
1564  *
1565  * 'vma' and 'addr' are only for (1).  'nid' is always NUMA_NO_NODE in
1566  * this case which signifies that the allocation should be done with
1567  * respect for the VMA's memory policy.
1568  *
1569  * For (2), we ignore 'vma' and 'addr' and use 'nid' exclusively. This
1570  * implies that memory policies will not be taken in to account.
1571  */
1572 static struct page *__alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1573                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int nid)
1574 {
1575         struct page *page;
1576         unsigned int r_nid;
1577
1578         if (hstate_is_gigantic(h))
1579                 return NULL;
1580
1581         /*
1582          * Make sure that anyone specifying 'nid' is not also specifying a VMA.
1583          * This makes sure the caller is picking _one_ of the modes with which
1584          * we can call this function, not both.
1585          */
1586         if (vma || (addr != -1)) {
1587                 VM_WARN_ON_ONCE(addr == -1);
1588                 VM_WARN_ON_ONCE(nid != NUMA_NO_NODE);
1589         }
1590         /*
1591          * Assume we will successfully allocate the surplus page to
1592          * prevent racing processes from causing the surplus to exceed
1593          * overcommit
1594          *
1595          * This however introduces a different race, where a process B
1596          * tries to grow the static hugepage pool while alloc_pages() is
1597          * called by process A. B will only examine the per-node
1598          * counters in determining if surplus huge pages can be
1599          * converted to normal huge pages in adjust_pool_surplus(). A
1600          * won't be able to increment the per-node counter, until the
1601          * lock is dropped by B, but B doesn't drop hugetlb_lock until
1602          * no more huge pages can be converted from surplus to normal
1603          * state (and doesn't try to convert again). Thus, we have a
1604          * case where a surplus huge page exists, the pool is grown, and
1605          * the surplus huge page still exists after, even though it
1606          * should just have been converted to a normal huge page. This
1607          * does not leak memory, though, as the hugepage will be freed
1608          * once it is out of use. It also does not allow the counters to
1609          * go out of whack in adjust_pool_surplus() as we don't modify
1610          * the node values until we've gotten the hugepage and only the
1611          * per-node value is checked there.
1612          */
1613         spin_lock(&hugetlb_lock);
1614         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1615                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1616                 return NULL;
1617         } else {
1618                 h->nr_huge_pages++;
1619                 h->surplus_huge_pages++;
1620         }
1621         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1622
1623         page = __hugetlb_alloc_buddy_huge_page(h, vma, addr, nid);
1624
1625         spin_lock(&hugetlb_lock);
1626         if (page) {
1627                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1628                 r_nid = page_to_nid(page);
1629                 set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1630                 set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1631                 /*
1632                  * We incremented the global counters already
1633                  */
1634                 h->nr_huge_pages_node[r_nid]++;
1635                 h->surplus_huge_pages_node[r_nid]++;
1636                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1637         } else {
1638                 h->nr_huge_pages--;
1639                 h->surplus_huge_pages--;
1640                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1641         }
1642         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1643
1644         return page;
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Allocate a huge page from 'nid'.  Note, 'nid' may be
1649  * NUMA_NO_NODE, which means that it may be allocated
1650  * anywhere.
1651  */
1652 static
1653 struct page *__alloc_buddy_huge_page_no_mpol(struct hstate *h, int nid)
1654 {
1655         unsigned long addr = -1;
1656
1657         return __alloc_buddy_huge_page(h, NULL, addr, nid);
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1662  */
1663 static
1664 struct page *__alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1665                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1666 {
1667         return __alloc_buddy_huge_page(h, vma, addr, NUMA_NO_NODE);
1668 }
1669
1670 /*
1671  * This allocation function is useful in the context where vma is irrelevant.
1672  * E.g. soft-offlining uses this function because it only cares physical
1673  * address of error page.
1674  */
1675 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1676 {
1677         struct page *page = NULL;
1678
1679         spin_lock(&hugetlb_lock);
1680         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1681                 page = dequeue_huge_page_node(h, nid);
1682         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1683
1684         if (!page)
1685                 page = __alloc_buddy_huge_page_no_mpol(h, nid);
1686
1687         return page;
1688 }
1689
1690 /*
1691  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1692  * of size 'delta'.
1693  */
1694 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1695 {
1696         struct list_head surplus_list;
1697         struct page *page, *tmp;
1698         int ret, i;
1699         int needed, allocated;
1700         bool alloc_ok = true;
1701
1702         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1703         if (needed <= 0) {
1704                 h->resv_huge_pages += delta;
1705                 return 0;
1706         }
1707
1708         allocated = 0;
1709         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1710
1711         ret = -ENOMEM;
1712 retry:
1713         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1714         for (i = 0; i < needed; i++) {
1715                 page = __alloc_buddy_huge_page_no_mpol(h, NUMA_NO_NODE);
1716                 if (!page) {
1717                         alloc_ok = false;
1718                         break;
1719                 }
1720                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1721         }
1722         allocated += i;
1723
1724         /*
1725          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1726          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1727          */
1728         spin_lock(&hugetlb_lock);
1729         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1730                         (h->free_huge_pages + allocated);
1731         if (needed > 0) {
1732                 if (alloc_ok)
1733                         goto retry;
1734                 /*
1735                  * We were not able to allocate enough pages to
1736                  * satisfy the entire reservation so we free what
1737                  * we've allocated so far.
1738                  */
1739                 goto free;
1740         }
1741         /*
1742          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1743          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1744          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1745          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1746          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1747          * before they are reserved.
1748          */
1749         needed += allocated;
1750         h->resv_huge_pages += delta;
1751         ret = 0;
1752
1753         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1754         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1755                 if ((--needed) < 0)
1756                         break;
1757                 /*
1758                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1759                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1760                  */
1761                 put_page_testzero(page);
1762                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1763                 enqueue_huge_page(h, page);
1764         }
1765 free:
1766         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1767
1768         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1769         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1770                 put_page(page);
1771         spin_lock(&hugetlb_lock);
1772
1773         return ret;
1774 }
1775
1776 /*
1777  * This routine has two main purposes:
1778  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1779  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1780  *    to the associated reservation map.
1781  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1782  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1783  *
1784  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1785  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1786  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1787  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1788  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1789  */
1790 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1791                                         unsigned long unused_resv_pages)
1792 {
1793         unsigned long nr_pages;
1794
1795         /* Cannot return gigantic pages currently */
1796         if (hstate_is_gigantic(h))
1797                 goto out;
1798
1799         /*
1800          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1801          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1802          */
1803         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1804
1805         /*
1806          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1807          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1808          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1809          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1810          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1811          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1812          *
1813          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1814          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1815          * to cover subsequent pages we may free.
1816          */
1817         while (nr_pages--) {
1818                 h->resv_huge_pages--;
1819                 unused_resv_pages--;
1820                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1821                         goto out;
1822                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1823         }
1824
1825 out:
1826         /* Fully uncommit the reservation */
1827         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1828 }
1829
1830
1831 /*
1832  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1833  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1834  *
1835  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1836  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1837  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1838  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1839  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1840  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1841  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1842  * is called in such cases.
1843  *
1844  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1845  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1846  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1847  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1848  * take appropriate action.
1849  */
1850 enum vma_resv_mode {
1851         VMA_NEEDS_RESV,
1852         VMA_COMMIT_RESV,
1853         VMA_END_RESV,
1854 };
1855 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1856                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1857                                 enum vma_resv_mode mode)
1858 {
1859         struct resv_map *resv;
1860         pgoff_t idx;
1861         long ret;
1862
1863         resv = vma_resv_map(vma);
1864         if (!resv)
1865                 return 1;
1866
1867         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1868         switch (mode) {
1869         case VMA_NEEDS_RESV:
1870                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1871                 break;
1872         case VMA_COMMIT_RESV:
1873                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1874                 break;
1875         case VMA_END_RESV:
1876                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1877                 ret = 0;
1878                 break;
1879         default:
1880                 BUG();
1881         }
1882
1883         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1884                 return ret;
1885         else
1886                 return ret < 0 ? ret : 0;
1887 }
1888
1889 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1890                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1891 {
1892         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
1893 }
1894
1895 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
1896                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1897 {
1898         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
1899 }
1900
1901 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
1902                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1903 {
1904         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
1905 }
1906
1907 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
1908                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
1909 {
1910         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
1911         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
1912         struct page *page;
1913         long map_chg, map_commit;
1914         long gbl_chg;
1915         int ret, idx;
1916         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
1917
1918         idx = hstate_index(h);
1919         /*
1920          * Examine the region/reserve map to determine if the process
1921          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
1922          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
1923          */
1924         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
1925         if (map_chg < 0)
1926                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1927
1928         /*
1929          * Processes that did not create the mapping will have no
1930          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
1931          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
1932          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
1933          * checked against any subpool limit.
1934          */
1935         if (map_chg || avoid_reserve) {
1936                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
1937                 if (gbl_chg < 0) {
1938                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
1939                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
1940                 }
1941
1942                 /*
1943                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
1944                  * map, there could be reservations associated with the
1945                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
1946                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
1947                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
1948                  * the subpool reservations.
1949                  */
1950                 if (avoid_reserve)
1951                         gbl_chg = 1;
1952         }
1953
1954         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
1955         if (ret)
1956                 goto out_subpool_put;
1957
1958         spin_lock(&hugetlb_lock);
1959         /*
1960          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
1961          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
1962          * a reservation exists for the allocation.
1963          */
1964         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
1965         if (!page) {
1966                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1967                 page = __alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
1968                 if (!page)
1969                         goto out_uncharge_cgroup;
1970                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
1971                         SetPagePrivate(page);
1972                         h->resv_huge_pages--;
1973                 }
1974                 spin_lock(&hugetlb_lock);
1975                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
1976                 /* Fall through */
1977         }
1978         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
1979         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1980
1981         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
1982
1983         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
1984         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
1985                 /*
1986                  * The page was added to the reservation map between
1987                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
1988                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
1989                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
1990                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
1991                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
1992                  * no longer applies.
1993                  */
1994                 long rsv_adjust;
1995
1996                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
1997                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
1998         }
1999         return page;
2000
2001 out_uncharge_cgroup:
2002         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2003 out_subpool_put:
2004         if (map_chg || avoid_reserve)
2005                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2006         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2007         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2008 }
2009
2010 /*
2011  * alloc_huge_page()'s wrapper which simply returns the page if allocation
2012  * succeeds, otherwise NULL. This function is called from new_vma_page(),
2013  * where no ERR_VALUE is expected to be returned.
2014  */
2015 struct page *alloc_huge_page_noerr(struct vm_area_struct *vma,
2016                                 unsigned long addr, int avoid_reserve)
2017 {
2018         struct page *page = alloc_huge_page(vma, addr, avoid_reserve);
2019         if (IS_ERR(page))
2020                 page = NULL;
2021         return page;
2022 }
2023
2024 int __weak alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2025 {
2026         struct huge_bootmem_page *m;
2027         int nr_nodes, node;
2028
2029         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2030                 void *addr;
2031
2032                 addr = memblock_virt_alloc_try_nid_nopanic(
2033                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2034                                 0, BOOTMEM_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2035                 if (addr) {
2036                         /*
2037                          * Use the beginning of the huge page to store the
2038                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2039                          * puts them into the mem_map).
2040                          */
2041                         m = addr;
2042                         goto found;
2043                 }
2044         }
2045         return 0;
2046
2047 found:
2048         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2049         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2050         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2051         m->hstate = h;
2052         return 1;
2053 }
2054
2055 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2056                 unsigned int order)
2057 {
2058         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2059                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2060         else
2061                 prep_compound_page(page, order);
2062 }
2063
2064 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2065 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2066 {
2067         struct huge_bootmem_page *m;
2068
2069         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2070                 struct hstate *h = m->hstate;
2071                 struct page *page;
2072
2073 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2074                 page = pfn_to_page(m->phys >> PAGE_SHIFT);
2075                 memblock_free_late(__pa(m),
2076                                    sizeof(struct huge_bootmem_page));
2077 #else
2078                 page = virt_to_page(m);
2079 #endif
2080                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2081                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2082                 WARN_ON(PageReserved(page));
2083                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2084                 /*
2085                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2086                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2087                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2088                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2089                  */
2090                 if (hstate_is_gigantic(h))
2091                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2092                 cond_resched();
2093         }
2094 }
2095
2096 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2097 {
2098         unsigned long i;
2099
2100         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2101                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2102                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2103                                 break;
2104                 } else if (!alloc_fresh_huge_page(h,
2105                                          &node_states[N_MEMORY]))
2106                         break;
2107         }
2108         h->max_huge_pages = i;
2109 }
2110
2111 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2112 {
2113         struct hstate *h;
2114
2115         for_each_hstate(h) {
2116                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2117                         minimum_order = huge_page_order(h);
2118
2119                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2120                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2121                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2122         }
2123         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2124 }
2125
2126 static char * __init memfmt(char *buf, unsigned long n)
2127 {
2128         if (n >= (1UL << 30))
2129                 sprintf(buf, "%lu GB", n >> 30);
2130         else if (n >= (1UL << 20))
2131                 sprintf(buf, "%lu MB", n >> 20);
2132         else
2133                 sprintf(buf, "%lu KB", n >> 10);
2134         return buf;
2135 }
2136
2137 static void __init report_hugepages(void)
2138 {
2139         struct hstate *h;
2140
2141         for_each_hstate(h) {
2142                 char buf[32];
2143                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2144                         memfmt(buf, huge_page_size(h)),
2145                         h->free_huge_pages);
2146         }
2147 }
2148
2149 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2150 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2151                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2152 {
2153         int i;
2154
2155         if (hstate_is_gigantic(h))
2156                 return;
2157
2158         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2159                 struct page *page, *next;
2160                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2161                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2162                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2163                                 return;
2164                         if (PageHighMem(page))
2165                                 continue;
2166                         list_del(&page->lru);
2167                         update_and_free_page(h, page);
2168                         h->free_huge_pages--;
2169                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2170                 }
2171         }
2172 }
2173 #else
2174 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2175                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2176 {
2177 }
2178 #endif
2179
2180 /*
2181  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2182  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2183  * Returns 1 if an adjustment was made.
2184  */
2185 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2186                                 int delta)
2187 {
2188         int nr_nodes, node;
2189
2190         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2191
2192         if (delta < 0) {
2193                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2194                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2195                                 goto found;
2196                 }
2197         } else {
2198                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2199                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2200                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2201                                 goto found;
2202                 }
2203         }
2204         return 0;
2205
2206 found:
2207         h->surplus_huge_pages += delta;
2208         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2209         return 1;
2210 }
2211
2212 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2213 static unsigned long set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count,
2214                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2215 {
2216         unsigned long min_count, ret;
2217
2218         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported())
2219                 return h->max_huge_pages;
2220
2221         /*
2222          * Increase the pool size
2223          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2224          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2225          *
2226          * We might race with __alloc_buddy_huge_page() here and be unable
2227          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2228          * not critical, though, it just means the overall size of the
2229          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2230          * within all the constraints specified by the sysctls.
2231          */
2232         spin_lock(&hugetlb_lock);
2233         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2234                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2235                         break;
2236         }
2237
2238         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2239                 /*
2240                  * If this allocation races such that we no longer need the
2241                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2242                  * and reducing the surplus.
2243                  */
2244                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2245
2246                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2247                 cond_resched();
2248
2249                 if (hstate_is_gigantic(h))
2250                         ret = alloc_fresh_gigantic_page(h, nodes_allowed);
2251                 else
2252                         ret = alloc_fresh_huge_page(h, nodes_allowed);
2253                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2254                 if (!ret)
2255                         goto out;
2256
2257                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2258                 if (signal_pending(current))
2259                         goto out;
2260         }
2261
2262         /*
2263          * Decrease the pool size
2264          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2265          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2266          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2267          * to the desired size as pages become free.
2268          *
2269          * By placing pages into the surplus state independent of the
2270          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2271          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2272          * __alloc_buddy_huge_page() is checking the global counter,
2273          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2274          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2275          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2276          */
2277         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2278         min_count = max(count, min_count);
2279         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2280         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2281                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2282                         break;
2283                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2284         }
2285         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2286                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2287                         break;
2288         }
2289 out:
2290         ret = persistent_huge_pages(h);
2291         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2292         return ret;
2293 }
2294
2295 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2296         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2297
2298 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2299         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2300                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2301
2302 static struct kobject *hugepages_kobj;
2303 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2304
2305 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2306
2307 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2308 {
2309         int i;
2310
2311         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2312                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2313                         if (nidp)
2314                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2315                         return &hstates[i];
2316                 }
2317
2318         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2319 }
2320
2321 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2322                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2323 {
2324         struct hstate *h;
2325         unsigned long nr_huge_pages;
2326         int nid;
2327
2328         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2329         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2330                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2331         else
2332                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2333
2334         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2335 }
2336
2337 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2338                                            struct hstate *h, int nid,
2339                                            unsigned long count, size_t len)
2340 {
2341         int err;
2342         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, nodes_allowed, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY);
2343
2344         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_supported()) {
2345                 err = -EINVAL;
2346                 goto out;
2347         }
2348
2349         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2350                 /*
2351                  * global hstate attribute
2352                  */
2353                 if (!(obey_mempolicy &&
2354                                 init_nodemask_of_mempolicy(nodes_allowed))) {
2355                         NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2356                         nodes_allowed = &node_states[N_MEMORY];
2357                 }
2358         } else if (nodes_allowed) {
2359                 /*
2360                  * per node hstate attribute: adjust count to global,
2361                  * but restrict alloc/free to the specified node.
2362                  */
2363                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2364                 init_nodemask_of_node(nodes_allowed, nid);
2365         } else
2366                 nodes_allowed = &node_states[N_MEMORY];
2367
2368         h->max_huge_pages = set_max_huge_pages(h, count, nodes_allowed);
2369
2370         if (nodes_allowed != &node_states[N_MEMORY])
2371                 NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2372
2373         return len;
2374 out:
2375         NODEMASK_FREE(nodes_allowed);
2376         return err;
2377 }
2378
2379 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2380                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2381                                          size_t len)
2382 {
2383         struct hstate *h;
2384         unsigned long count;
2385         int nid;
2386         int err;
2387
2388         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2389         if (err)
2390                 return err;
2391
2392         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2393         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2394 }
2395
2396 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2397                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2398 {
2399         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2400 }
2401
2402 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2403                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2404 {
2405         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2406 }
2407 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2408
2409 #ifdef CONFIG_NUMA
2410
2411 /*
2412  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2413  * huge page alloc/free.
2414  */
2415 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2416                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2417 {
2418         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2419 }
2420
2421 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2422                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2423 {
2424         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2425 }
2426 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2427 #endif
2428
2429
2430 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2431                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2432 {
2433         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2434         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2435 }
2436
2437 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2438                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2439 {
2440         int err;
2441         unsigned long input;
2442         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2443
2444         if (hstate_is_gigantic(h))
2445                 return -EINVAL;
2446
2447         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2448         if (err)
2449                 return err;
2450
2451         spin_lock(&hugetlb_lock);
2452         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2453         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2454
2455         return count;
2456 }
2457 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2458
2459 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2460                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2461 {
2462         struct hstate *h;
2463         unsigned long free_huge_pages;
2464         int nid;
2465
2466         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2467         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2468                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2469         else
2470                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2471
2472         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2473 }
2474 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2475
2476 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2477                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2478 {
2479         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2480         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2481 }
2482 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2483
2484 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2485                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2486 {
2487         struct hstate *h;
2488         unsigned long surplus_huge_pages;
2489         int nid;
2490
2491         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2492         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2493                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2494         else
2495                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2496
2497         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2498 }
2499 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2500
2501 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2502         &nr_hugepages_attr.attr,
2503         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2504         &free_hugepages_attr.attr,
2505         &resv_hugepages_attr.attr,
2506         &surplus_hugepages_attr.attr,
2507 #ifdef CONFIG_NUMA
2508         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2509 #endif
2510         NULL,
2511 };
2512
2513 static struct attribute_group hstate_attr_group = {
2514         .attrs = hstate_attrs,
2515 };
2516
2517 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2518                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2519                                     struct attribute_group *hstate_attr_group)
2520 {
2521         int retval;
2522         int hi = hstate_index(h);
2523
2524         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2525         if (!hstate_kobjs[hi])
2526                 return -ENOMEM;
2527
2528         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2529         if (retval) {
2530                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2531                 hstate_kobjs[hi] = NULL;
2532         }
2533
2534         return retval;
2535 }
2536
2537 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2538 {
2539         struct hstate *h;
2540         int err;
2541
2542         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2543         if (!hugepages_kobj)
2544                 return;
2545
2546         for_each_hstate(h) {
2547                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2548                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2549                 if (err)
2550                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2551         }
2552 }
2553
2554 #ifdef CONFIG_NUMA
2555
2556 /*
2557  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2558  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2559  * index of a node device or _hstate == node id.
2560  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2561  * the base kernel, on the hugetlb module.
2562  */
2563 struct node_hstate {
2564         struct kobject          *hugepages_kobj;
2565         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2566 };
2567 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2568
2569 /*
2570  * A subset of global hstate attributes for node devices
2571  */
2572 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2573         &nr_hugepages_attr.attr,
2574         &free_hugepages_attr.attr,
2575         &surplus_hugepages_attr.attr,
2576         NULL,
2577 };
2578
2579 static struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2580         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2581 };
2582
2583 /*
2584  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2585  * Returns node id via non-NULL nidp.
2586  */
2587 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2588 {
2589         int nid;
2590
2591         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2592                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2593                 int i;
2594                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2595                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2596                                 if (nidp)
2597                                         *nidp = nid;
2598                                 return &hstates[i];
2599                         }
2600         }
2601
2602         BUG();
2603         return NULL;
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2608  * No-op if no hstate attributes attached.
2609  */
2610 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2611 {
2612         struct hstate *h;
2613         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2614
2615         if (!nhs->hugepages_kobj)
2616                 return;         /* no hstate attributes */
2617
2618         for_each_hstate(h) {
2619                 int idx = hstate_index(h);
2620                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2621                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2622                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2623                 }
2624         }
2625
2626         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2627         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2628 }
2629
2630 /*
2631  * hugetlb module exit:  unregister hstate attributes from node devices
2632  * that have them.
2633  */
2634 static void hugetlb_unregister_all_nodes(void)
2635 {
2636         int nid;
2637
2638         /*
2639          * disable node device registrations.
2640          */
2641         register_hugetlbfs_with_node(NULL, NULL);
2642
2643         /*
2644          * remove hstate attributes from any nodes that have them.
2645          */
2646         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++)
2647                 hugetlb_unregister_node(node_devices[nid]);
2648 }
2649
2650 /*
2651  * Register hstate attributes for a single node device.
2652  * No-op if attributes already registered.
2653  */
2654 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2655 {
2656         struct hstate *h;
2657         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2658         int err;
2659
2660         if (nhs->hugepages_kobj)
2661                 return;         /* already allocated */
2662
2663         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2664                                                         &node->dev.kobj);
2665         if (!nhs->hugepages_kobj)
2666                 return;
2667
2668         for_each_hstate(h) {
2669                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2670                                                 nhs->hstate_kobjs,
2671                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2672                 if (err) {
2673                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2674                                 h->name, node->dev.id);
2675                         hugetlb_unregister_node(node);
2676                         break;
2677                 }
2678         }
2679 }
2680
2681 /*
2682  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2683  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2684  * registered their associated device by this time.
2685  */
2686 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2687 {
2688         int nid;
2689
2690         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2691                 struct node *node = node_devices[nid];
2692                 if (node->dev.id == nid)
2693                         hugetlb_register_node(node);
2694         }
2695
2696         /*
2697          * Let the node device driver know we're here so it can
2698          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2699          */
2700         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2701                                      hugetlb_unregister_node);
2702 }
2703 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2704
2705 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2706 {
2707         BUG();
2708         if (nidp)
2709                 *nidp = -1;
2710         return NULL;
2711 }
2712
2713 static void hugetlb_unregister_all_nodes(void) { }
2714
2715 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2716
2717 #endif
2718
2719 static void __exit hugetlb_exit(void)
2720 {
2721         struct hstate *h;
2722
2723         hugetlb_unregister_all_nodes();
2724
2725         for_each_hstate(h) {
2726                 kobject_put(hstate_kobjs[hstate_index(h)]);
2727         }
2728
2729         kobject_put(hugepages_kobj);
2730         kfree(hugetlb_fault_mutex_table);
2731 }
2732 module_exit(hugetlb_exit);
2733
2734 static int __init hugetlb_init(void)
2735 {
2736         int i;
2737
2738         if (!hugepages_supported())
2739                 return 0;
2740
2741         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2742                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2743                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2744                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2745         }
2746         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2747         if (default_hstate_max_huge_pages)
2748                 default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2749
2750         hugetlb_init_hstates();
2751         gather_bootmem_prealloc();
2752         report_hugepages();
2753
2754         hugetlb_sysfs_init();
2755         hugetlb_register_all_nodes();
2756         hugetlb_cgroup_file_init();
2757
2758 #ifdef CONFIG_SMP
2759         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2760 #else
2761         num_fault_mutexes = 1;
2762 #endif
2763         hugetlb_fault_mutex_table =
2764                 kmalloc(sizeof(struct mutex) * num_fault_mutexes, GFP_KERNEL);
2765         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2766
2767         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2768                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2769         return 0;
2770 }
2771 module_init(hugetlb_init);
2772
2773 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2774 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2775 {
2776         struct hstate *h;
2777         unsigned long i;
2778
2779         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2780                 pr_warning("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2781                 return;
2782         }
2783         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2784         BUG_ON(order == 0);
2785         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2786         h->order = order;
2787         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2788         h->nr_huge_pages = 0;
2789         h->free_huge_pages = 0;
2790         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2791                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2792         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2793         h->next_nid_to_alloc = first_node(node_states[N_MEMORY]);
2794         h->next_nid_to_free = first_node(node_states[N_MEMORY]);
2795         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2796                                         huge_page_size(h)/1024);
2797
2798         parsed_hstate = h;
2799 }
2800
2801 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2802 {
2803         unsigned long *mhp;
2804         static unsigned long *last_mhp;
2805
2806         /*
2807          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2808          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2809          */
2810         if (!hugetlb_max_hstate)
2811                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2812         else
2813                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2814
2815         if (mhp == last_mhp) {
2816                 pr_warning("hugepages= specified twice without "
2817                            "interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2818                 return 1;
2819         }
2820
2821         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
2822                 *mhp = 0;
2823
2824         /*
2825          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
2826          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
2827          * use the bootmem allocator.
2828          */
2829         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
2830                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
2831
2832         last_mhp = mhp;
2833
2834         return 1;
2835 }
2836 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
2837
2838 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
2839 {
2840         default_hstate_size = memparse(s, &s);
2841         return 1;
2842 }
2843 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
2844
2845 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
2846 {
2847         int node;
2848         unsigned int nr = 0;
2849
2850         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
2851                 nr += array[node];
2852
2853         return nr;
2854 }
2855
2856 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2857 static int proc_hugetlb_doulongvec_minmax(struct ctl_table *table, int write,
2858                                           void *buffer, size_t *length,
2859                                           loff_t *ppos, unsigned long *out)
2860 {
2861         struct ctl_table dup_table;
2862
2863         /*
2864          * In order to avoid races with __do_proc_doulongvec_minmax(), we
2865          * can duplicate the @table and alter the duplicate of it.
2866          */
2867         dup_table = *table;
2868         dup_table.data = out;
2869
2870         return proc_doulongvec_minmax(&dup_table, write, buffer, length, ppos);
2871 }
2872
2873 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
2874                          struct ctl_table *table, int write,
2875                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2876 {
2877         struct hstate *h = &default_hstate;
2878         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
2879         int ret;
2880
2881         if (!hugepages_supported())
2882                 return -ENOTSUPP;
2883
2884         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
2885                                              &tmp);
2886         if (ret)
2887                 goto out;
2888
2889         if (write)
2890                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
2891                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
2892 out:
2893         return ret;
2894 }
2895
2896 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
2897                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2898 {
2899
2900         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
2901                                                         buffer, length, ppos);
2902 }
2903
2904 #ifdef CONFIG_NUMA
2905 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
2906                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2907 {
2908         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
2909                                                         buffer, length, ppos);
2910 }
2911 #endif /* CONFIG_NUMA */
2912
2913 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
2914                         void __user *buffer,
2915                         size_t *length, loff_t *ppos)
2916 {
2917         struct hstate *h = &default_hstate;
2918         unsigned long tmp;
2919         int ret;
2920
2921         if (!hugepages_supported())
2922                 return -ENOTSUPP;
2923
2924         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
2925
2926         if (write && hstate_is_gigantic(h))
2927                 return -EINVAL;
2928
2929         ret = proc_hugetlb_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos,
2930                                              &tmp);
2931         if (ret)
2932                 goto out;
2933
2934         if (write) {
2935                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2936                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
2937                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2938         }
2939 out:
2940         return ret;
2941 }
2942
2943 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
2944
2945 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
2946 {
2947         struct hstate *h = &default_hstate;
2948         if (!hugepages_supported())
2949                 return;
2950         seq_printf(m,
2951                         "HugePages_Total:   %5lu\n"
2952                         "HugePages_Free:    %5lu\n"
2953                         "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
2954                         "HugePages_Surp:    %5lu\n"
2955                         "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
2956                         h->nr_huge_pages,
2957                         h->free_huge_pages,
2958                         h->resv_huge_pages,
2959                         h->surplus_huge_pages,
2960                         1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
2961 }
2962
2963 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
2964 {
2965         struct hstate *h = &default_hstate;
2966         if (!hugepages_supported())
2967                 return 0;
2968         return sprintf(buf,
2969                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
2970                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
2971                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
2972                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
2973                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
2974                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
2975 }
2976
2977 void hugetlb_show_meminfo(void)
2978 {
2979         struct hstate *h;
2980         int nid;
2981
2982         if (!hugepages_supported())
2983                 return;
2984
2985         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2986                 for_each_hstate(h)
2987                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
2988                                 nid,
2989                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
2990                                 h->free_huge_pages_node[nid],
2991                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
2992                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
2993 }
2994
2995 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
2996 {
2997         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
2998                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
2999 }
3000
3001 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3002 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3003 {
3004         struct hstate *h;
3005         unsigned long nr_total_pages = 0;
3006
3007         for_each_hstate(h)
3008                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3009         return nr_total_pages;
3010 }
3011
3012 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3013 {
3014         int ret = -ENOMEM;
3015
3016         spin_lock(&hugetlb_lock);
3017         /*
3018          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3019          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3020          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3021          * the reservation is not checked against page availability for the
3022          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3023          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3024          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3025          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3026          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3027          *
3028          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3029          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3030          * we fall back to check against current free page availability as
3031          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3032          * semantics that cpuset has.
3033          */
3034         if (delta > 0) {
3035                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3036                         goto out;
3037
3038                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3039                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3040                         goto out;
3041                 }
3042         }
3043
3044         ret = 0;
3045         if (delta < 0)
3046                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3047
3048 out:
3049         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3050         return ret;
3051 }
3052
3053 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3054 {
3055         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3056
3057         /*
3058          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3059          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3060          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3061          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3062          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3063          * new reference here without additional locking.
3064          */
3065         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3066                 kref_get(&resv->refs);
3067 }
3068
3069 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3070 {
3071         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3072         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3073         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3074         unsigned long reserve, start, end;
3075         long gbl_reserve;
3076
3077         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3078                 return;
3079
3080         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3081         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3082
3083         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3084
3085         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3086
3087         if (reserve) {
3088                 /*
3089                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3090                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3091                  */
3092                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3093                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3094         }
3095 }
3096
3097 /*
3098  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3099  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3100  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3101  * this far.
3102  */
3103 static int hugetlb_vm_op_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
3104 {
3105         BUG();
3106         return 0;
3107 }
3108
3109 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3110         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3111         .open = hugetlb_vm_op_open,
3112         .close = hugetlb_vm_op_close,
3113 };
3114
3115 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3116                                 int writable)
3117 {
3118         pte_t entry;
3119
3120         if (writable) {
3121                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3122                                          vma->vm_page_prot)));
3123         } else {
3124                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3125                                            vma->vm_page_prot));
3126         }
3127         entry = pte_mkyoung(entry);
3128         entry = pte_mkhuge(entry);
3129         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3130
3131         return entry;
3132 }
3133
3134 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3135                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3136 {
3137         pte_t entry;
3138
3139         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3140         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3141                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3142 }
3143
3144 static int is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3145 {
3146         swp_entry_t swp;
3147
3148         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3149                 return 0;
3150         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3151         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3152                 return 1;
3153         else
3154                 return 0;
3155 }
3156
3157 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3158 {
3159         swp_entry_t swp;
3160
3161         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3162                 return 0;
3163         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3164         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3165                 return 1;
3166         else
3167                 return 0;
3168 }
3169
3170 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3171                             struct vm_area_struct *vma)
3172 {
3173         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3174         struct page *ptepage;
3175         unsigned long addr;
3176         int cow;
3177         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3178         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3179         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
3180         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
3181         int ret = 0;
3182
3183         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3184
3185         mmun_start = vma->vm_start;
3186         mmun_end = vma->vm_end;
3187         if (cow)
3188                 mmu_notifier_invalidate_range_start(src, mmun_start, mmun_end);
3189
3190         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3191                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3192                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr);
3193                 if (!src_pte)
3194                         continue;
3195                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3196                 if (!dst_pte) {
3197                         ret = -ENOMEM;
3198                         break;
3199                 }
3200
3201                 /*
3202                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3203                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3204                  *
3205                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3206                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3207                  * Check here before taking page table lock, and once again
3208                  * after taking the lock below.
3209                  */
3210                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3211                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3212                         continue;
3213
3214                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3215                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3216                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3217                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3218                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3219                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3220                         /*
3221                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3222                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3223                          * sharing with another vma.
3224                          */
3225                         ;
3226                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3227                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3228                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3229
3230                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3231                                 /*
3232                                  * COW mappings require pages in both
3233                                  * parent and child to be set to read.
3234                                  */
3235                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3236                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3237                                 set_huge_pte_at(src, addr, src_pte, entry);
3238                         }
3239                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3240                 } else {
3241                         if (cow) {
3242                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3243                                 mmu_notifier_invalidate_range(src, mmun_start,
3244                                                                    mmun_end);
3245                         }
3246                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3247                         ptepage = pte_page(entry);
3248                         get_page(ptepage);
3249                         page_dup_rmap(ptepage);
3250                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3251                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3252                 }
3253                 spin_unlock(src_ptl);
3254                 spin_unlock(dst_ptl);
3255         }
3256
3257         if (cow)
3258                 mmu_notifier_invalidate_range_end(src, mmun_start, mmun_end);
3259
3260         return ret;
3261 }
3262
3263 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3264                             unsigned long start, unsigned long end,
3265                             struct page *ref_page)
3266 {
3267         int force_flush = 0;
3268         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3269         unsigned long address;
3270         pte_t *ptep;
3271         pte_t pte;
3272         spinlock_t *ptl;
3273         struct page *page;
3274         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3275         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3276         const unsigned long mmun_start = start; /* For mmu_notifiers */
3277         const unsigned long mmun_end   = end;   /* For mmu_notifiers */
3278
3279         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3280         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3281         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3282
3283         tlb_start_vma(tlb, vma);
3284         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
3285         address = start;
3286 again:
3287         for (; address < end; address += sz) {
3288                 ptep = huge_pte_offset(mm, address);
3289                 if (!ptep)
3290                         continue;
3291
3292                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3293                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep))
3294                         goto unlock;
3295
3296                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3297                 if (huge_pte_none(pte))
3298                         goto unlock;
3299
3300                 /*
3301                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3302                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3303                  */
3304                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3305                         huge_pte_clear(mm, address, ptep);
3306                         goto unlock;
3307                 }
3308
3309                 page = pte_page(pte);
3310                 /*
3311                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3312                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3313                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3314                  */
3315                 if (ref_page) {
3316                         if (page != ref_page)
3317                                 goto unlock;
3318
3319                         /*
3320                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3321                          * future faults in this VMA will fail rather than
3322                          * looking like data was lost
3323                          */
3324                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3325                 }
3326
3327                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3328                 tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);
3329                 if (huge_pte_dirty(pte))
3330                         set_page_dirty(page);
3331
3332                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3333                 page_remove_rmap(page);
3334                 force_flush = !__tlb_remove_page(tlb, page);
3335                 if (force_flush) {
3336                         address += sz;
3337                         spin_unlock(ptl);
3338                         break;
3339                 }
3340                 /* Bail out after unmapping reference page if supplied */
3341                 if (ref_page) {
3342                         spin_unlock(ptl);
3343                         break;
3344                 }
3345 unlock:
3346                 spin_unlock(ptl);
3347         }
3348         /*
3349          * mmu_gather ran out of room to batch pages, we break out of
3350          * the PTE lock to avoid doing the potential expensive TLB invalidate
3351          * and page-free while holding it.
3352          */
3353         if (force_flush) {
3354                 force_flush = 0;
3355                 tlb_flush_mmu(tlb);
3356                 if (address < end && !ref_page)
3357                         goto again;
3358         }
3359         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
3360         tlb_end_vma(tlb, vma);
3361 }
3362
3363 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3364                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3365                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3366 {
3367         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3368
3369         /*
3370          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3371          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3372          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3373          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3374          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3375          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3376          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3377          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3378          */
3379         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3380 }
3381
3382 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3383                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3384 {
3385         struct mm_struct *mm;
3386         struct mmu_gather tlb;
3387
3388         mm = vma->vm_mm;
3389
3390         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
3391         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3392         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3397  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3398  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3399  * same region.
3400  */
3401 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3402                               struct page *page, unsigned long address)
3403 {
3404         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3405         struct vm_area_struct *iter_vma;
3406         struct address_space *mapping;
3407         pgoff_t pgoff;
3408
3409         /*
3410          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3411          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3412          */
3413         address = address & huge_page_mask(h);
3414         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3415                         vma->vm_pgoff;
3416         mapping = file_inode(vma->vm_file)->i_mapping;
3417
3418         /*
3419          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3420          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3421          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3422          */
3423         i_mmap_lock_write(mapping);
3424         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3425                 /* Do not unmap the current VMA */
3426                 if (iter_vma == vma)
3427                         continue;
3428
3429                 /*
3430                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3431                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3432                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3433                  */
3434                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3435                         continue;
3436
3437                 /*
3438                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3439                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3440                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3441                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3442                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3443                  */
3444                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3445                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3446                                              address + huge_page_size(h), page);
3447         }
3448         i_mmap_unlock_write(mapping);
3449 }
3450
3451 /*
3452  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3453  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3454  * cannot race with other handlers or page migration.
3455  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3456  */
3457 static int hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3458                         unsigned long address, pte_t *ptep, pte_t pte,
3459                         struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3460 {
3461         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3462         struct page *old_page, *new_page;
3463         int ret = 0, outside_reserve = 0;
3464         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
3465         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
3466
3467         old_page = pte_page(pte);
3468
3469 retry_avoidcopy:
3470         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3471          * and just make the page writable */
3472         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3473                 page_move_anon_rmap(old_page, vma, address);
3474                 set_huge_ptep_writable(vma, address, ptep);
3475                 return 0;
3476         }
3477
3478         /*
3479          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3480          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3481          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3482          * page is used to determine if the reserve at this address was
3483          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3484          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3485          * of the full address range.
3486          */
3487         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3488                         old_page != pagecache_page)
3489                 outside_reserve = 1;
3490
3491         page_cache_get(old_page);
3492
3493         /*
3494          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3495          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3496          */
3497         spin_unlock(ptl);
3498         new_page = alloc_huge_page(vma, address, outside_reserve);
3499
3500         if (IS_ERR(new_page)) {
3501                 /*
3502                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3503                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3504                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3505                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3506                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3507                  */
3508                 if (outside_reserve) {
3509                         page_cache_release(old_page);
3510                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3511                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, address);
3512                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3513                         spin_lock(ptl);
3514                         ptep = huge_pte_offset(mm, address & huge_page_mask(h));
3515                         if (likely(ptep &&
3516                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3517                                 goto retry_avoidcopy;
3518                         /*
3519                          * race occurs while re-acquiring page table
3520                          * lock, and our job is done.
3521                          */
3522                         return 0;
3523                 }
3524
3525                 ret = (PTR_ERR(new_page) == -ENOMEM) ?
3526                         VM_FAULT_OOM : VM_FAULT_SIGBUS;
3527                 goto out_release_old;
3528         }
3529
3530         /*
3531          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3532          * anon_vma prepared.
3533          */
3534         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3535                 ret = VM_FAULT_OOM;
3536                 goto out_release_all;
3537         }
3538
3539         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3540                             pages_per_huge_page(h));
3541         __SetPageUptodate(new_page);
3542
3543         mmun_start = address & huge_page_mask(h);
3544         mmun_end = mmun_start + huge_page_size(h);
3545         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
3546
3547         /*
3548          * Retake the page table lock to check for racing updates
3549          * before the page tables are altered
3550          */
3551         spin_lock(ptl);
3552         ptep = huge_pte_offset(mm, address & huge_page_mask(h));
3553         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3554                 ClearPagePrivate(new_page);
3555
3556                 /* Break COW */
3557                 huge_ptep_clear_flush(vma, address, ptep);
3558                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
3559                 set_huge_pte_at(mm, address, ptep,
3560                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3561                 page_remove_rmap(old_page);
3562                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, address);
3563                 set_page_huge_active(new_page);
3564                 /* Make the old page be freed below */
3565                 new_page = old_page;
3566         }
3567         spin_unlock(ptl);
3568         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
3569 out_release_all:
3570         page_cache_release(new_page);
3571 out_release_old:
3572         page_cache_release(old_page);
3573
3574         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3575         return ret;
3576 }
3577
3578 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3579 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3580                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3581 {
3582         struct address_space *mapping;
3583         pgoff_t idx;
3584
3585         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3586         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3587
3588         return find_lock_page(mapping, idx);
3589 }
3590
3591 /*
3592  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3593  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3594  */
3595 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3596                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3597 {
3598         struct address_space *mapping;
3599         pgoff_t idx;
3600         struct page *page;
3601
3602         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3603         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3604
3605         page = find_get_page(mapping, idx);
3606         if (page)
3607                 put_page(page);
3608         return page != NULL;
3609 }
3610
3611 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3612                            pgoff_t idx)
3613 {
3614         struct inode *inode = mapping->host;
3615         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3616         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3617
3618         if (err)
3619                 return err;
3620         ClearPagePrivate(page);
3621
3622         /*
3623          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3624          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3625          */
3626         set_page_dirty(page);
3627
3628         spin_lock(&inode->i_lock);
3629         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3630         spin_unlock(&inode->i_lock);
3631         return 0;
3632 }
3633
3634 static int hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3635                            struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3636                            unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3637 {
3638         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3639         int ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3640         int anon_rmap = 0;
3641         unsigned long size;
3642         struct page *page;
3643         pte_t new_pte;
3644         spinlock_t *ptl;
3645         bool new_page = false;
3646
3647         /*
3648          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3649          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3650          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3651          */
3652         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3653                 pr_warning("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3654                            current->pid);
3655                 return ret;
3656         }
3657
3658         /*
3659          * Use page lock to guard against racing truncation
3660          * before we get page_table_lock.
3661          */
3662 retry:
3663         page = find_lock_page(mapping, idx);
3664         if (!page) {
3665                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3666                 if (idx >= size)
3667                         goto out;
3668                 page = alloc_huge_page(vma, address, 0);
3669                 if (IS_ERR(page)) {
3670                         ret = PTR_ERR(page);
3671                         if (ret == -ENOMEM)
3672                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3673                         else
3674                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3675                         goto out;
3676                 }
3677                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3678                 __SetPageUptodate(page);
3679                 new_page = true;
3680
3681                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3682                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3683                         if (err) {
3684                                 put_page(page);
3685                                 if (err == -EEXIST)
3686                                         goto retry;
3687                                 goto out;
3688                         }
3689                 } else {
3690                         lock_page(page);
3691                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3692                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3693                                 goto backout_unlocked;
3694                         }
3695                         anon_rmap = 1;
3696                 }
3697         } else {
3698                 /*
3699                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3700                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3701                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3702                  */
3703                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3704                         ret = VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
3705                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3706                         goto backout_unlocked;
3707                 }
3708         }
3709
3710         /*
3711          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3712          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3713          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3714          * the spinlock.
3715          */
3716         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3717                 if (vma_needs_reservation(h, vma, address) < 0) {
3718                         ret = VM_FAULT_OOM;
3719                         goto backout_unlocked;
3720                 }
3721                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3722                 vma_end_reservation(h, vma, address);
3723         }
3724
3725         ptl = huge_pte_lockptr(h, mm, ptep);
3726         spin_lock(ptl);
3727         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3728         if (idx >= size)
3729                 goto backout;
3730
3731         ret = 0;
3732         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
3733                 goto backout;
3734
3735         if (anon_rmap) {
3736                 ClearPagePrivate(page);
3737                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, address);
3738         } else
3739                 page_dup_rmap(page);
3740         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
3741                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
3742         set_huge_pte_at(mm, address, ptep, new_pte);
3743
3744         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
3745         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3746                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
3747                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, new_pte, page, ptl);
3748         }
3749
3750         spin_unlock(ptl);
3751
3752         /*
3753          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
3754          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
3755          * isolated for migration.
3756          */
3757         if (new_page)
3758                 set_page_huge_active(page);
3759
3760         unlock_page(page);
3761 out:
3762         return ret;
3763
3764 backout:
3765         spin_unlock(ptl);
3766 backout_unlocked:
3767         unlock_page(page);
3768         put_page(page);
3769         goto out;
3770 }
3771
3772 #ifdef CONFIG_SMP
3773 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3774                             pgoff_t idx)
3775 {
3776         unsigned long key[2];
3777         u32 hash;
3778
3779         key[0] = (unsigned long) mapping;
3780         key[1] = idx;
3781
3782         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/(sizeof(u32)), 0);
3783
3784         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
3785 }
3786 #else
3787 /*
3788  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
3789  * return 0 and avoid the hashing overhead.
3790  */
3791 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
3792                             pgoff_t idx)
3793 {
3794         return 0;
3795 }
3796 #endif
3797
3798 int hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3799                         unsigned long address, unsigned int flags)
3800 {
3801         pte_t *ptep, entry;
3802         spinlock_t *ptl;
3803         int ret;
3804         u32 hash;
3805         pgoff_t idx;
3806         struct page *page = NULL;
3807         struct page *pagecache_page = NULL;
3808         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3809         struct address_space *mapping;
3810         int need_wait_lock = 0;
3811
3812         address &= huge_page_mask(h);
3813
3814         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
3815         if (ptep) {
3816                 entry = huge_ptep_get(ptep);
3817                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
3818                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
3819                         return 0;
3820                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
3821                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
3822                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3823         } else {
3824                 ptep = huge_pte_alloc(mm, address, huge_page_size(h));
3825                 if (!ptep)
3826                         return VM_FAULT_OOM;
3827         }
3828
3829         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3830         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3831
3832         /*
3833          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
3834          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
3835          * the same page in the page cache.
3836          */
3837         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx);
3838         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3839
3840         entry = huge_ptep_get(ptep);
3841         if (huge_pte_none(entry)) {
3842                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
3843                 goto out_mutex;
3844         }
3845
3846         ret = 0;
3847
3848         /*
3849          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
3850          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
3851          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
3852          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
3853          * handle it.
3854          */
3855         if (!pte_present(entry))
3856                 goto out_mutex;
3857
3858         /*
3859          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
3860          * reservations for this page now. This will ensure that any
3861          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
3862          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
3863          * page now as it is used to determine if a reservation has been
3864          * consumed.
3865          */
3866         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
3867                 if (vma_needs_reservation(h, vma, address) < 0) {
3868                         ret = VM_FAULT_OOM;
3869                         goto out_mutex;
3870                 }
3871                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3872                 vma_end_reservation(h, vma, address);
3873
3874                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
3875                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
3876                                                                 vma, address);
3877         }
3878
3879         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3880
3881         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
3882         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
3883                 goto out_ptl;
3884
3885         /*
3886          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
3887          * pagecache_page, so here we need take the former one
3888          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
3889          */
3890         page = pte_page(entry);
3891         if (page != pagecache_page)
3892                 if (!trylock_page(page)) {
3893                         need_wait_lock = 1;
3894                         goto out_ptl;
3895                 }
3896
3897         get_page(page);
3898
3899         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
3900                 if (!huge_pte_write(entry)) {
3901                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, entry,
3902                                         pagecache_page, ptl);
3903                         goto out_put_page;
3904                 }
3905                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
3906         }
3907         entry = pte_mkyoung(entry);
3908         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry,
3909                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
3910                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3911 out_put_page:
3912         if (page != pagecache_page)
3913                 unlock_page(page);
3914         put_page(page);
3915 out_ptl:
3916         spin_unlock(ptl);
3917
3918         if (pagecache_page) {
3919                 unlock_page(pagecache_page);
3920                 put_page(pagecache_page);
3921         }
3922 out_mutex:
3923         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3924         /*
3925          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
3926          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
3927          * the page is not used after unlocked before returning from the current
3928          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
3929          * here without taking refcount.
3930          */
3931         if (need_wait_lock)
3932                 wait_on_page_locked(page);
3933         return ret;
3934 }
3935
3936 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3937                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
3938                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
3939                          long i, unsigned int flags)
3940 {
3941         unsigned long pfn_offset;
3942         unsigned long vaddr = *position;
3943         unsigned long remainder = *nr_pages;
3944         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3945         int err = -EFAULT;
3946
3947         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
3948                 pte_t *pte;
3949                 spinlock_t *ptl = NULL;
3950                 int absent;
3951                 struct page *page;
3952
3953                 /*
3954                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
3955                  * potentially allocating memory.
3956                  */
3957                 if (unlikely(fatal_signal_pending(current))) {
3958                         remainder = 0;
3959                         break;
3960                 }
3961
3962                 /*
3963                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
3964                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
3965                  * first, for the page indexing below to work.
3966                  *
3967                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
3968                  */
3969                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h));
3970                 if (pte)
3971                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
3972                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
3973
3974                 /*
3975                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
3976                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
3977                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
3978                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
3979                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
3980                  */
3981                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
3982                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
3983                         if (pte)
3984                                 spin_unlock(ptl);
3985                         remainder = 0;
3986                         break;
3987                 }
3988
3989                 /*
3990                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
3991                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
3992                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
3993                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
3994                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
3995                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
3996                  * both cases, and because we can't follow correct pages
3997                  * directly from any kind of swap entries.
3998                  */
3999                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4000                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4001                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4002                         int ret;
4003
4004                         if (pte)
4005                                 spin_unlock(ptl);
4006                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr,
4007                                 (flags & FOLL_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
4008                         if (!(ret & VM_FAULT_ERROR))
4009                                 continue;
4010
4011                         remainder = 0;
4012                         break;
4013                 }
4014
4015                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4016                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4017
4018                 /*
4019                  * Instead of doing 'try_get_page_foll()' below in the same_page
4020                  * loop, just check the count once here.
4021                  */
4022                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4023                         if (pages) {
4024                                 spin_unlock(ptl);
4025                                 remainder = 0;
4026                                 err = -ENOMEM;
4027                                 break;
4028                         }
4029                 }
4030 same_page:
4031                 if (pages) {
4032                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4033                         get_page_foll(pages[i]);
4034                 }
4035
4036                 if (vmas)
4037                         vmas[i] = vma;
4038
4039                 vaddr += PAGE_SIZE;
4040                 ++pfn_offset;
4041                 --remainder;
4042                 ++i;
4043                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4044                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4045                         /*
4046                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4047                          * of this compound page.
4048                          */
4049                         goto same_page;
4050                 }
4051                 spin_unlock(ptl);
4052         }
4053         *nr_pages = remainder;
4054         *position = vaddr;
4055
4056         return i ? i : err;
4057 }
4058
4059 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4060                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4061 {
4062         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4063         unsigned long start = address;
4064         pte_t *ptep;
4065         pte_t pte;
4066         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4067         unsigned long pages = 0;
4068
4069         BUG_ON(address >= end);
4070         flush_cache_range(vma, address, end);
4071
4072         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, start, end);
4073         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4074         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4075                 spinlock_t *ptl;
4076                 ptep = huge_pte_offset(mm, address);
4077                 if (!ptep)
4078                         continue;
4079                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4080                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4081                         pages++;
4082                         spin_unlock(ptl);
4083                         continue;
4084                 }
4085                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4086                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4087                         spin_unlock(ptl);
4088                         continue;
4089                 }
4090                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4091                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4092
4093                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4094                                 pte_t newpte;
4095
4096                                 make_migration_entry_read(&entry);
4097                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4098                                 set_huge_pte_at(mm, address, ptep, newpte);
4099                                 pages++;
4100                         }
4101                         spin_unlock(ptl);
4102                         continue;
4103                 }
4104                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4105                         pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
4106                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(pte, newprot));
4107                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4108                         set_huge_pte_at(mm, address, ptep, pte);
4109                         pages++;
4110                 }
4111                 spin_unlock(ptl);
4112         }
4113         /*
4114          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4115          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4116          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4117          * and that page table be reused and filled with junk.
4118          */
4119         flush_tlb_range(vma, start, end);
4120         mmu_notifier_invalidate_range(mm, start, end);
4121         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4122         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, start, end);
4123
4124         return pages << h->order;
4125 }
4126
4127 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4128                                         long from, long to,
4129                                         struct vm_area_struct *vma,
4130                                         vm_flags_t vm_flags)
4131 {
4132         long ret, chg;
4133         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4134         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4135         struct resv_map *resv_map;
4136         long gbl_reserve;
4137
4138         /* This should never happen */
4139         if (from > to) {
4140 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4141                 WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4142 #endif
4143                 return -EINVAL;
4144         }
4145
4146         /*
4147          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4148          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4149          * without using reserves
4150          */
4151         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4152                 return 0;
4153
4154         /*
4155          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4156          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4157          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4158          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4159          */
4160         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4161                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4162
4163                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4164
4165         } else {
4166                 resv_map = resv_map_alloc();
4167                 if (!resv_map)
4168                         return -ENOMEM;
4169
4170                 chg = to - from;
4171
4172                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4173                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4174         }
4175
4176         if (chg < 0) {
4177                 ret = chg;
4178                 goto out_err;
4179         }
4180
4181         /*
4182          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4183          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4184          * reservations already in place (gbl_reserve).
4185          */
4186         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4187         if (gbl_reserve < 0) {
4188                 ret = -ENOSPC;
4189                 goto out_err;
4190         }
4191
4192         /*
4193          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4194          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4195          */
4196         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4197         if (ret < 0) {
4198                 /* put back original number of pages, chg */
4199                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4200                 goto out_err;
4201         }
4202
4203         /*
4204          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4205          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4206          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4207          * the reservation was and the page cache tells how much of
4208          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4209          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4210          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4211          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4212          * else has to be done for private mappings here
4213          */
4214         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4215                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4216
4217                 if (unlikely(chg > add)) {
4218                         /*
4219                          * pages in this range were added to the reserve
4220                          * map between region_chg and region_add.  This
4221                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4222                          * the subpool and reserve counts modified above
4223                          * based on the difference.
4224                          */
4225                         long rsv_adjust;
4226
4227                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4228                                                                 chg - add);
4229                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4230                 }
4231         }
4232         return 0;
4233 out_err:
4234         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4235                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4236                 if (chg >= 0)
4237                         region_abort(resv_map, from, to);
4238         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4239                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4240         return ret;
4241 }
4242
4243 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4244                                                                 long freed)
4245 {
4246         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4247         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4248         long chg = 0;
4249         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4250         long gbl_reserve;
4251
4252         if (resv_map) {
4253                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4254                 /*
4255                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4256                  * must be split and another region descriptor can not be
4257                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4258                  */
4259                 if (chg < 0)
4260                         return chg;
4261         }
4262
4263         spin_lock(&inode->i_lock);
4264         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4265         spin_unlock(&inode->i_lock);
4266
4267         /*
4268          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4269          * reservations to be released may be adjusted.
4270          */
4271         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4272         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4273
4274         return 0;
4275 }
4276
4277 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4278 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4279                                 struct vm_area_struct *vma,
4280                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4281 {
4282         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4283                                 svma->vm_start;
4284         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4285         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4286
4287         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4288         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4289         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4290
4291         /*
4292          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4293          * page table page.
4294          */
4295         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4296             vm_flags != svm_flags ||
4297             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4298                 return 0;
4299
4300         return saddr;
4301 }
4302
4303 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4304 {
4305         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4306         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4307
4308         /*
4309          * check on proper vm_flags and page table alignment
4310          */
4311         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4312                 return true;
4313         return false;
4314 }
4315
4316 #define ALIGN_DOWN(x, a)        __ALIGN_KERNEL((x) - ((a) - 1), (a))
4317 /*
4318  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4319  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4320  * shared pmd mappings.
4321  */
4322 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4323                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4324 {
4325         unsigned long v_start = ALIGN(vma->vm_start, PUD_SIZE),
4326                 v_end = ALIGN_DOWN(vma->vm_end, PUD_SIZE);
4327
4328         /*
4329          * vma need span at least one aligned PUD size and the start,end range
4330          * must at least partialy within it.
4331          */
4332         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) || !(v_end > v_start) ||
4333                 (*end <= v_start) || (*start >= v_end))
4334                 return;
4335
4336         /* Extend the range to be PUD aligned for a worst case scenario */
4337         if (*start > v_start)
4338                 *start = ALIGN_DOWN(*start, PUD_SIZE);
4339
4340         if (*end < v_end)
4341                 *end = ALIGN(*end, PUD_SIZE);
4342 }
4343
4344 /*
4345  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4346  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4347  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4348  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4349  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4350  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4351  * bad pmd for sharing.
4352  */
4353 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4354 {
4355         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4356         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4357         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4358                         vma->vm_pgoff;
4359         struct vm_area_struct *svma;
4360         unsigned long saddr;
4361         pte_t *spte = NULL;
4362         pte_t *pte;
4363         spinlock_t *ptl;
4364
4365         if (!vma_shareable(vma, addr))
4366                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4367
4368         i_mmap_lock_write(mapping);
4369         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4370                 if (svma == vma)
4371                         continue;
4372
4373                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4374                 if (saddr) {
4375                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr);
4376                         if (spte) {
4377                                 get_page(virt_to_page(spte));
4378                                 break;
4379                         }
4380                 }
4381         }
4382
4383         if (!spte)
4384                 goto out;
4385
4386         ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, spte);
4387         spin_lock(ptl);
4388         if (pud_none(*pud)) {
4389                 pud_populate(mm, pud,
4390                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4391                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4392         } else {
4393                 put_page(virt_to_page(spte));
4394         }
4395         spin_unlock(ptl);
4396 out:
4397         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4398         i_mmap_unlock_write(mapping);
4399         return pte;
4400 }
4401
4402 /*
4403  * unmap huge page backed by shared pte.
4404  *
4405  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4406  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4407  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4408  *
4409  * called with page table lock held.
4410  *
4411  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4412  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4413  */
4414 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4415 {
4416         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4417         pud_t *pud = pud_offset(pgd, *addr);
4418
4419         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4420         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4421                 return 0;
4422
4423         pud_clear(pud);
4424         put_page(virt_to_page(ptep));
4425         mm_dec_nr_pmds(mm);
4426         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4427         return 1;
4428 }
4429 #define want_pmd_share()        (1)
4430 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4431 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4432 {
4433         return NULL;
4434 }
4435
4436 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4437 {
4438         return 0;
4439 }
4440
4441 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4442                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4443 {
4444 }
4445 #define want_pmd_share()        (0)
4446 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4447
4448 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4449 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4450                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4451 {
4452         pgd_t *pgd;
4453         pud_t *pud;
4454         pte_t *pte = NULL;
4455
4456         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4457         pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
4458         if (pud) {
4459                 if (sz == PUD_SIZE) {
4460                         pte = (pte_t *)pud;
4461                 } else {
4462                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4463                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4464                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4465                         else
4466                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4467                 }
4468         }
4469         BUG_ON(pte && !pte_none(*pte) && !pte_huge(*pte));
4470
4471         return pte;
4472 }
4473
4474 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
4475 {
4476         pgd_t *pgd;
4477         pud_t *pud;
4478         pmd_t *pmd = NULL;
4479
4480         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4481         if (pgd_present(*pgd)) {
4482                 pud = pud_offset(pgd, addr);
4483                 if (pud_present(*pud)) {
4484                         if (pud_huge(*pud))
4485                                 return (pte_t *)pud;
4486                         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4487                 }
4488         }
4489         return (pte_t *) pmd;
4490 }
4491
4492 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4493
4494 /*
4495  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
4496  * behavior.
4497  */
4498 struct page * __weak
4499 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4500                               int write)
4501 {
4502         return ERR_PTR(-EINVAL);
4503 }
4504
4505 struct page * __weak
4506 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4507                 pmd_t *pmd, int flags)
4508 {
4509         struct page *page = NULL;
4510         spinlock_t *ptl;
4511         pte_t pte;
4512 retry:
4513         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
4514         spin_lock(ptl);
4515         /*
4516          * make sure that the address range covered by this pmd is not
4517          * unmapped from other threads.
4518          */
4519         if (!pmd_huge(*pmd))
4520                 goto out;
4521         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
4522         if (pte_present(pte)) {
4523                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4524                 if (flags & FOLL_GET)
4525                         get_page(page);
4526         } else {
4527                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
4528                         spin_unlock(ptl);
4529                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
4530                         goto retry;
4531                 }
4532                 /*
4533                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
4534                  * follow_page_mask().
4535                  */
4536         }
4537 out:
4538         spin_unlock(ptl);
4539         return page;
4540 }
4541
4542 struct page * __weak
4543 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
4544                 pud_t *pud, int flags)
4545 {
4546         if (flags & FOLL_GET)
4547                 return NULL;
4548
4549         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
4550 }
4551
4552 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
4553
4554 /*
4555  * This function is called from memory failure code.
4556  * Assume the caller holds page lock of the head page.
4557  */
4558 int dequeue_hwpoisoned_huge_page(struct page *hpage)
4559 {
4560         struct hstate *h = page_hstate(hpage);
4561         int nid = page_to_nid(hpage);
4562         int ret = -EBUSY;
4563
4564         spin_lock(&hugetlb_lock);
4565         /*
4566          * Just checking !page_huge_active is not enough, because that could be
4567          * an isolated/hwpoisoned hugepage (which have >0 refcount).
4568          */
4569         if (!page_huge_active(hpage) && !page_count(hpage)) {
4570                 /*
4571                  * Hwpoisoned hugepage isn't linked to activelist or freelist,
4572                  * but dangling hpage->lru can trigger list-debug warnings
4573                  * (this happens when we call unpoison_memory() on it),
4574                  * so let it point to itself with list_del_init().
4575                  */
4576                 list_del_init(&hpage->lru);
4577                 set_page_refcounted(hpage);
4578                 h->free_huge_pages--;
4579                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
4580                 ret = 0;
4581         }
4582         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4583         return ret;
4584 }
4585 #endif
4586
4587 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
4588 {
4589         bool ret = true;
4590
4591         spin_lock(&hugetlb_lock);
4592         if (!PageHeadHuge(page) || !page_huge_active(page) ||
4593             !get_page_unless_zero(page)) {
4594                 ret = false;
4595                 goto unlock;
4596         }
4597         clear_page_huge_active(page);
4598         list_move_tail(&page->lru, list);
4599 unlock:
4600         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4601         return ret;
4602 }
4603
4604 void putback_active_hugepage(struct page *page)
4605 {
4606         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
4607         spin_lock(&hugetlb_lock);
4608         set_page_huge_active(page);
4609         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
4610         spin_unlock(&hugetlb_lock);
4611         put_page(page);
4612 }