fs/dax.c

   1 /*
   2  * fs/dax.c - Direct Access filesystem code
   3  * Copyright (c) 2013-2014 Intel Corporation
   4  * Author: Matthew Wilcox <matthew.r.wilcox@intel.com>
   5  * Author: Ross Zwisler <ross.zwisler@linux.intel.com>
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
   9  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  12  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  13  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  14  * more details.
  15  */
  16
  17 #include <linux/atomic.h>
  18 #include <linux/blkdev.h>
  19 #include <linux/buffer_head.h>
  20 #include <linux/dax.h>
  21 #include <linux/fs.h>
  22 #include <linux/genhd.h>
  23 #include <linux/highmem.h>
  24 #include <linux/memcontrol.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/mutex.h>
  27 #include <linux/pmem.h>
  28 #include <linux/sched.h>
  29 #include <linux/uio.h>
  30 #include <linux/vmstat.h>
  31 #include <linux/sizes.h>
  32
  33 static long dax_map_atomic(struct block_device *bdev, struct blk_dax_ctl *dax)
  34 {
  35         struct request_queue *q = bdev->bd_queue;
  36         long rc = -EIO;
  37
  38         dax->addr = (void __pmem *) ERR_PTR(-EIO);
  39         if (blk_queue_enter(q, true) != 0)
  40                 return rc;
  41
  42         rc = bdev_direct_access(bdev, dax);
  43         if (rc < 0) {
  44                 dax->addr = (void __pmem *) ERR_PTR(rc);
  45                 blk_queue_exit(q);
  46                 return rc;
  47         }
  48         return rc;
  49 }
  50
  51 static void dax_unmap_atomic(struct block_device *bdev,
  52                 const struct blk_dax_ctl *dax)
  53 {
  54         if (IS_ERR(dax->addr))
  55                 return;
  56         blk_queue_exit(bdev->bd_queue);
  57 }
  58
  59 /*
  60  * dax_clear_blocks() is called from within transaction context from XFS,
  61  * and hence this means the stack from this point must follow GFP_NOFS
  62  * semantics for all operations.
  63  */
  64 int dax_clear_blocks(struct inode *inode, sector_t block, long _size)
  65 {
  66         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
  67         struct blk_dax_ctl dax = {
  68                 .sector = block << (inode->i_blkbits - 9),
  69                 .size = _size,
  70         };
  71
  72         might_sleep();
  73         do {
  74                 long count, sz;
  75
  76                 count = dax_map_atomic(bdev, &dax);
  77                 if (count < 0)
  78                         return count;
  79                 sz = min_t(long, count, SZ_128K);
  80                 clear_pmem(dax.addr, sz);
  81                 dax.size -= sz;
  82                 dax.sector += sz / 512;
  83                 dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
  84                 cond_resched();
  85         } while (dax.size);
  86
  87         wmb_pmem();
  88         return 0;
  89 }
  90 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_clear_blocks);
  91
  92 /* the clear_pmem() calls are ordered by a wmb_pmem() in the caller */
  93 static void dax_new_buf(void __pmem *addr, unsigned size, unsigned first,
  94                 loff_t pos, loff_t end)
  95 {
  96         loff_t final = end - pos + first; /* The final byte of the buffer */
  97
  98         if (first > 0)
  99                 clear_pmem(addr, first);
 100         if (final < size)
 101                 clear_pmem(addr + final, size - final);
 102 }
 103
 104 static bool buffer_written(struct buffer_head *bh)
 105 {
 106         return buffer_mapped(bh) && !buffer_unwritten(bh);
 107 }
 108
 109 /*
 110  * When ext4 encounters a hole, it returns without modifying the buffer_head
 111  * which means that we can't trust b_size.  To cope with this, we set b_state
 112  * to 0 before calling get_block and, if any bit is set, we know we can trust
 113  * b_size.  Unfortunate, really, since ext4 knows precisely how long a hole is
 114  * and would save us time calling get_block repeatedly.
 115  */
 116 static bool buffer_size_valid(struct buffer_head *bh)
 117 {
 118         return bh->b_state != 0;
 119 }
 120
 121
 122 static sector_t to_sector(const struct buffer_head *bh,
 123                 const struct inode *inode)
 124 {
 125         sector_t sector = bh->b_blocknr << (inode->i_blkbits - 9);
 126
 127         return sector;
 128 }
 129
 130 static ssize_t dax_io(struct inode *inode, struct iov_iter *iter,
 131                       loff_t start, loff_t end, get_block_t get_block,
 132                       struct buffer_head *bh)
 133 {
 134         loff_t pos = start, max = start, bh_max = start;
 135         bool hole = false, need_wmb = false;
 136         struct block_device *bdev = NULL;
 137         int rw = iov_iter_rw(iter), rc;
 138         long map_len = 0;
 139         struct blk_dax_ctl dax = {
 140                 .addr = (void __pmem *) ERR_PTR(-EIO),
 141         };
 142
 143         if (rw == READ)
 144                 end = min(end, i_size_read(inode));
 145
 146         while (pos < end) {
 147                 size_t len;
 148                 if (pos == max) {
 149                         unsigned blkbits = inode->i_blkbits;
 150                         long page = pos >> PAGE_SHIFT;
 151                         sector_t block = page << (PAGE_SHIFT - blkbits);
 152                         unsigned first = pos - (block << blkbits);
 153                         long size;
 154
 155                         if (pos == bh_max) {
 156                                 bh->b_size = PAGE_ALIGN(end - pos);
 157                                 bh->b_state = 0;
 158                                 rc = get_block(inode, block, bh, rw == WRITE);
 159                                 if (rc)
 160                                         break;
 161                                 if (!buffer_size_valid(bh))
 162                                         bh->b_size = 1 << blkbits;
 163                                 bh_max = pos - first + bh->b_size;
 164                                 bdev = bh->b_bdev;
 165                         } else {
 166                                 unsigned done = bh->b_size -
 167                                                 (bh_max - (pos - first));
 168                                 bh->b_blocknr += done >> blkbits;
 169                                 bh->b_size -= done;
 170                         }
 171
 172                         hole = rw == READ && !buffer_written(bh);
 173                         if (hole) {
 174                                 size = bh->b_size - first;
 175                         } else {
 176                                 dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 177                                 dax.sector = to_sector(bh, inode);
 178                                 dax.size = bh->b_size;
 179                                 map_len = dax_map_atomic(bdev, &dax);
 180                                 if (map_len < 0) {
 181                                         rc = map_len;
 182                                         break;
 183                                 }
 184                                 if (buffer_unwritten(bh) || buffer_new(bh)) {
 185                                         dax_new_buf(dax.addr, map_len, first,
 186                                                         pos, end);
 187                                         need_wmb = true;
 188                                 }
 189                                 dax.addr += first;
 190                                 size = map_len - first;
 191                         }
 192                         max = min(pos + size, end);
 193                 }
 194
 195                 if (iov_iter_rw(iter) == WRITE) {
 196                         len = copy_from_iter_pmem(dax.addr, max - pos, iter);
 197                         need_wmb = true;
 198                 } else if (!hole)
 199                         len = copy_to_iter((void __force *) dax.addr, max - pos,
 200                                         iter);
 201                 else
 202                         len = iov_iter_zero(max - pos, iter);
 203
 204                 if (!len) {
 205                         rc = -EFAULT;
 206                         break;
 207                 }
 208
 209                 pos += len;
 210                 if (!IS_ERR(dax.addr))
 211                         dax.addr += len;
 212         }
 213
 214         if (need_wmb)
 215                 wmb_pmem();
 216         dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 217
 218         return (pos == start) ? rc : pos - start;
 219 }
 220
 221 /**
 222  * dax_do_io - Perform I/O to a DAX file
 223  * @iocb: The control block for this I/O
 224  * @inode: The file which the I/O is directed at
 225  * @iter: The addresses to do I/O from or to
 226  * @pos: The file offset where the I/O starts
 227  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 228  * @end_io: A filesystem callback for I/O completion
 229  * @flags: See below
 230  *
 231  * This function uses the same locking scheme as do_blockdev_direct_IO:
 232  * If @flags has DIO_LOCKING set, we assume that the i_mutex is held by the
 233  * caller for writes.  For reads, we take and release the i_mutex ourselves.
 234  * If DIO_LOCKING is not set, the filesystem takes care of its own locking.
 235  * As with do_blockdev_direct_IO(), we increment i_dio_count while the I/O
 236  * is in progress.
 237  */
 238 ssize_t dax_do_io(struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
 239                   struct iov_iter *iter, loff_t pos, get_block_t get_block,
 240                   dio_iodone_t end_io, int flags)
 241 {
 242         struct buffer_head bh;
 243         ssize_t retval = -EINVAL;
 244         loff_t end = pos + iov_iter_count(iter);
 245
 246         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
 247
 248         if ((flags & DIO_LOCKING) && iov_iter_rw(iter) == READ) {
 249                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 250                 mutex_lock(&inode->i_mutex);
 251                 retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, end - 1);
 252                 if (retval) {
 253                         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 254                         goto out;
 255                 }
 256         }
 257
 258         /* Protects against truncate */
 259         if (!(flags & DIO_SKIP_DIO_COUNT))
 260                 inode_dio_begin(inode);
 261
 262         retval = dax_io(inode, iter, pos, end, get_block, &bh);
 263
 264         if ((flags & DIO_LOCKING) && iov_iter_rw(iter) == READ)
 265                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 266
 267         if ((retval > 0) && end_io)
 268                 end_io(iocb, pos, retval, bh.b_private);
 269
 270         if (!(flags & DIO_SKIP_DIO_COUNT))
 271                 inode_dio_end(inode);
 272  out:
 273         return retval;
 274 }
 275 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_do_io);
 276
 277 /*
 278  * The user has performed a load from a hole in the file.  Allocating
 279  * a new page in the file would cause excessive storage usage for
 280  * workloads with sparse files.  We allocate a page cache page instead.
 281  * We'll kick it out of the page cache if it's ever written to,
 282  * otherwise it will simply fall out of the page cache under memory
 283  * pressure without ever having been dirtied.
 284  */
 285 static int dax_load_hole(struct address_space *mapping, struct page *page,
 286                                                         struct vm_fault *vmf)
 287 {
 288         unsigned long size;
 289         struct inode *inode = mapping->host;
 290         if (!page)
 291                 page = find_or_create_page(mapping, vmf->pgoff,
 292                                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 293         if (!page)
 294                 return VM_FAULT_OOM;
 295         /* Recheck i_size under page lock to avoid truncate race */
 296         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 297         if (vmf->pgoff >= size) {
 298                 unlock_page(page);
 299                 page_cache_release(page);
 300                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 301         }
 302
 303         vmf->page = page;
 304         return VM_FAULT_LOCKED;
 305 }
 306
 307 static int copy_user_bh(struct page *to, struct inode *inode,
 308                 struct buffer_head *bh, unsigned long vaddr)
 309 {
 310         struct blk_dax_ctl dax = {
 311                 .sector = to_sector(bh, inode),
 312                 .size = bh->b_size,
 313         };
 314         struct block_device *bdev = bh->b_bdev;
 315         void *vto;
 316
 317         if (dax_map_atomic(bdev, &dax) < 0)
 318                 return PTR_ERR(dax.addr);
 319         vto = kmap_atomic(to);
 320         copy_user_page(vto, (void __force *)dax.addr, vaddr, to);
 321         kunmap_atomic(vto);
 322         dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 323         return 0;
 324 }
 325
 326 static int dax_insert_mapping(struct inode *inode, struct buffer_head *bh,
 327                         struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
 328 {
 329         unsigned long vaddr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
 330         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 331         struct block_device *bdev = bh->b_bdev;
 332         struct blk_dax_ctl dax = {
 333                 .sector = to_sector(bh, inode),
 334                 .size = bh->b_size,
 335         };
 336         pgoff_t size;
 337         int error;
 338
 339         i_mmap_lock_read(mapping);
 340
 341         /*
 342          * Check truncate didn't happen while we were allocating a block.
 343          * If it did, this block may or may not be still allocated to the
 344          * file.  We can't tell the filesystem to free it because we can't
 345          * take i_mutex here.  In the worst case, the file still has blocks
 346          * allocated past the end of the file.
 347          */
 348         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 349         if (unlikely(vmf->pgoff >= size)) {
 350                 error = -EIO;
 351                 goto out;
 352         }
 353
 354         if (dax_map_atomic(bdev, &dax) < 0) {
 355                 error = PTR_ERR(dax.addr);
 356                 goto out;
 357         }
 358
 359         if (buffer_unwritten(bh) || buffer_new(bh)) {
 360                 clear_pmem(dax.addr, PAGE_SIZE);
 361                 wmb_pmem();
 362         }
 363         dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 364
 365         error = vm_insert_mixed(vma, vaddr, dax.pfn);
 366
 367  out:
 368         i_mmap_unlock_read(mapping);
 369
 370         return error;
 371 }
 372
 373 /**
 374  * __dax_fault - handle a page fault on a DAX file
 375  * @vma: The virtual memory area where the fault occurred
 376  * @vmf: The description of the fault
 377  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 378  * @complete_unwritten: The filesystem method used to convert unwritten blocks
 379  *      to written so the data written to them is exposed. This is required for
 380  *      required by write faults for filesystems that will return unwritten
 381  *      extent mappings from @get_block, but it is optional for reads as
 382  *      dax_insert_mapping() will always zero unwritten blocks. If the fs does
 383  *      not support unwritten extents, the it should pass NULL.
 384  *
 385  * When a page fault occurs, filesystems may call this helper in their
 386  * fault handler for DAX files. __dax_fault() assumes the caller has done all
 387  * the necessary locking for the page fault to proceed successfully.
 388  */
 389 int __dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf,
 390                         get_block_t get_block, dax_iodone_t complete_unwritten)
 391 {
 392         struct file *file = vma->vm_file;
 393         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 394         struct inode *inode = mapping->host;
 395         struct page *page;
 396         struct buffer_head bh;
 397         unsigned long vaddr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
 398         unsigned blkbits = inode->i_blkbits;
 399         sector_t block;
 400         pgoff_t size;
 401         int error;
 402         int major = 0;
 403
 404         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 405         if (vmf->pgoff >= size)
 406                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 407
 408         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
 409         block = (sector_t)vmf->pgoff << (PAGE_SHIFT - blkbits);
 410         bh.b_size = PAGE_SIZE;
 411
 412  repeat:
 413         page = find_get_page(mapping, vmf->pgoff);
 414         if (page) {
 415                 if (!lock_page_or_retry(page, vma->vm_mm, vmf->flags)) {
 416                         page_cache_release(page);
 417                         return VM_FAULT_RETRY;
 418                 }
 419                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
 420                         unlock_page(page);
 421                         page_cache_release(page);
 422                         goto repeat;
 423                 }
 424                 size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 425                 if (unlikely(vmf->pgoff >= size)) {
 426                         /*
 427                          * We have a struct page covering a hole in the file
 428                          * from a read fault and we've raced with a truncate
 429                          */
 430                         error = -EIO;
 431                         goto unlock_page;
 432                 }
 433         }
 434
 435         error = get_block(inode, block, &bh, 0);
 436         if (!error && (bh.b_size < PAGE_SIZE))
 437                 error = -EIO;           /* fs corruption? */
 438         if (error)
 439                 goto unlock_page;
 440
 441         if (!buffer_mapped(&bh) && !buffer_unwritten(&bh) && !vmf->cow_page) {
 442                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
 443                         error = get_block(inode, block, &bh, 1);
 444                         count_vm_event(PGMAJFAULT);
 445                         mem_cgroup_count_vm_event(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
 446                         major = VM_FAULT_MAJOR;
 447                         if (!error && (bh.b_size < PAGE_SIZE))
 448                                 error = -EIO;
 449                         if (error)
 450                                 goto unlock_page;
 451                 } else {
 452                         return dax_load_hole(mapping, page, vmf);
 453                 }
 454         }
 455
 456         if (vmf->cow_page) {
 457                 struct page *new_page = vmf->cow_page;
 458                 if (buffer_written(&bh))
 459                         error = copy_user_bh(new_page, inode, &bh, vaddr);
 460                 else
 461                         clear_user_highpage(new_page, vaddr);
 462                 if (error)
 463                         goto unlock_page;
 464                 vmf->page = page;
 465                 if (!page) {
 466                         i_mmap_lock_read(mapping);
 467                         /* Check we didn't race with truncate */
 468                         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
 469                                                                 PAGE_SHIFT;
 470                         if (vmf->pgoff >= size) {
 471                                 i_mmap_unlock_read(mapping);
 472                                 error = -EIO;
 473                                 goto out;
 474                         }
 475                 }
 476                 return VM_FAULT_LOCKED;
 477         }
 478
 479         /* Check we didn't race with a read fault installing a new page */
 480         if (!page && major)
 481                 page = find_lock_page(mapping, vmf->pgoff);
 482
 483         if (page) {
 484                 unmap_mapping_range(mapping, vmf->pgoff << PAGE_SHIFT,
 485                                                         PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 486                 delete_from_page_cache(page);
 487                 unlock_page(page);
 488                 page_cache_release(page);
 489         }
 490
 491         /*
 492          * If we successfully insert the new mapping over an unwritten extent,
 493          * we need to ensure we convert the unwritten extent. If there is an
 494          * error inserting the mapping, the filesystem needs to leave it as
 495          * unwritten to prevent exposure of the stale underlying data to
 496          * userspace, but we still need to call the completion function so
 497          * the private resources on the mapping buffer can be released. We
 498          * indicate what the callback should do via the uptodate variable, same
 499          * as for normal BH based IO completions.
 500          */
 501         error = dax_insert_mapping(inode, &bh, vma, vmf);
 502         if (buffer_unwritten(&bh)) {
 503                 if (complete_unwritten)
 504                         complete_unwritten(&bh, !error);
 505                 else
 506                         WARN_ON_ONCE(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
 507         }
 508
 509  out:
 510         if (error == -ENOMEM)
 511                 return VM_FAULT_OOM | major;
 512         /* -EBUSY is fine, somebody else faulted on the same PTE */
 513         if ((error < 0) && (error != -EBUSY))
 514                 return VM_FAULT_SIGBUS | major;
 515         return VM_FAULT_NOPAGE | major;
 516
 517  unlock_page:
 518         if (page) {
 519                 unlock_page(page);
 520                 page_cache_release(page);
 521         }
 522         goto out;
 523 }
 524 EXPORT_SYMBOL(__dax_fault);
 525
 526 /**
 527  * dax_fault - handle a page fault on a DAX file
 528  * @vma: The virtual memory area where the fault occurred
 529  * @vmf: The description of the fault
 530  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 531  *
 532  * When a page fault occurs, filesystems may call this helper in their
 533  * fault handler for DAX files.
 534  */
 535 int dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf,
 536               get_block_t get_block, dax_iodone_t complete_unwritten)
 537 {
 538         int result;
 539         struct super_block *sb = file_inode(vma->vm_file)->i_sb;
 540
 541         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
 542                 sb_start_pagefault(sb);
 543                 file_update_time(vma->vm_file);
 544         }
 545         result = __dax_fault(vma, vmf, get_block, complete_unwritten);
 546         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
 547                 sb_end_pagefault(sb);
 548
 549         return result;
 550 }
 551 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_fault);
 552
 553 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 554 /*
 555  * The 'colour' (ie low bits) within a PMD of a page offset.  This comes up
 556  * more often than one might expect in the below function.
 557  */
 558 #define PG_PMD_COLOUR   ((PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT) - 1)
 559
 560 int __dax_pmd_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 561                 pmd_t *pmd, unsigned int flags, get_block_t get_block,
 562                 dax_iodone_t complete_unwritten)
 563 {
 564         struct file *file = vma->vm_file;
 565         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 566         struct inode *inode = mapping->host;
 567         struct buffer_head bh;
 568         unsigned blkbits = inode->i_blkbits;
 569         unsigned long pmd_addr = address & PMD_MASK;
 570         bool write = flags & FAULT_FLAG_WRITE;
 571         struct block_device *bdev;
 572         pgoff_t size, pgoff;
 573         sector_t block;
 574         int result = 0;
 575
 576         /* dax pmd mappings are broken wrt gup and fork */
 577         if (!IS_ENABLED(CONFIG_FS_DAX_PMD))
 578                 return VM_FAULT_FALLBACK;
 579
 580         /* Fall back to PTEs if we're going to COW */
 581         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
 582                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
 583                 return VM_FAULT_FALLBACK;
 584         }
 585         /* If the PMD would extend outside the VMA */
 586         if (pmd_addr < vma->vm_start)
 587                 return VM_FAULT_FALLBACK;
 588         if ((pmd_addr + PMD_SIZE) > vma->vm_end)
 589                 return VM_FAULT_FALLBACK;
 590
 591         pgoff = linear_page_index(vma, pmd_addr);
 592         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 593         if (pgoff >= size)
 594                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 595         /* If the PMD would cover blocks out of the file */
 596         if ((pgoff | PG_PMD_COLOUR) >= size)
 597                 return VM_FAULT_FALLBACK;
 598
 599         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
 600         block = (sector_t)pgoff << (PAGE_SHIFT - blkbits);
 601
 602         bh.b_size = PMD_SIZE;
 603         if (get_block(inode, block, &bh, write) != 0)
 604                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 605         bdev = bh.b_bdev;
 606         i_mmap_lock_read(mapping);
 607
 608         /*
 609          * If the filesystem isn't willing to tell us the length of a hole,
 610          * just fall back to PTEs.  Calling get_block 512 times in a loop
 611          * would be silly.
 612          */
 613         if (!buffer_size_valid(&bh) || bh.b_size < PMD_SIZE)
 614                 goto fallback;
 615
 616         /*
 617          * If we allocated new storage, make sure no process has any
 618          * zero pages covering this hole
 619          */
 620         if (buffer_new(&bh)) {
 621                 i_mmap_unlock_read(mapping);
 622                 unmap_mapping_range(mapping, pgoff << PAGE_SHIFT, PMD_SIZE, 0);
 623                 i_mmap_lock_read(mapping);
 624         }
 625
 626         /*
 627          * If a truncate happened while we were allocating blocks, we may
 628          * leave blocks allocated to the file that are beyond EOF.  We can't
 629          * take i_mutex here, so just leave them hanging; they'll be freed
 630          * when the file is deleted.
 631          */
 632         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 633         if (pgoff >= size) {
 634                 result = VM_FAULT_SIGBUS;
 635                 goto out;
 636         }
 637         if ((pgoff | PG_PMD_COLOUR) >= size)
 638                 goto fallback;
 639
 640         if (!write && !buffer_mapped(&bh) && buffer_uptodate(&bh)) {
 641                 spinlock_t *ptl;
 642                 pmd_t entry;
 643                 struct page *zero_page = get_huge_zero_page();
 644
 645                 if (unlikely(!zero_page))
 646                         goto fallback;
 647
 648                 ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, pmd);
 649                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 650                         spin_unlock(ptl);
 651                         goto fallback;
 652                 }
 653
 654                 entry = mk_pmd(zero_page, vma->vm_page_prot);
 655                 entry = pmd_mkhuge(entry);
 656                 set_pmd_at(vma->vm_mm, pmd_addr, pmd, entry);
 657                 result = VM_FAULT_NOPAGE;
 658                 spin_unlock(ptl);
 659         } else {
 660                 struct blk_dax_ctl dax = {
 661                         .sector = to_sector(&bh, inode),
 662                         .size = PMD_SIZE,
 663                 };
 664                 long length = dax_map_atomic(bdev, &dax);
 665
 666                 if (length < 0) {
 667                         result = VM_FAULT_SIGBUS;
 668                         goto out;
 669                 }
 670                 if ((length < PMD_SIZE) || (dax.pfn & PG_PMD_COLOUR)) {
 671                         dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 672                         goto fallback;
 673                 }
 674
 675                 /*
 676                  * TODO: teach vmf_insert_pfn_pmd() to support
 677                  * 'pte_special' for pmds
 678                  */
 679                 if (pfn_valid(dax.pfn)) {
 680                         dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 681                         goto fallback;
 682                 }
 683
 684                 if (buffer_unwritten(&bh) || buffer_new(&bh)) {
 685                         clear_pmem(dax.addr, PMD_SIZE);
 686                         wmb_pmem();
 687                         count_vm_event(PGMAJFAULT);
 688                         mem_cgroup_count_vm_event(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
 689                         result |= VM_FAULT_MAJOR;
 690                 }
 691                 dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 692
 693                 result |= vmf_insert_pfn_pmd(vma, address, pmd, dax.pfn, write);
 694         }
 695
 696  out:
 697         i_mmap_unlock_read(mapping);
 698
 699         if (buffer_unwritten(&bh))
 700                 complete_unwritten(&bh, !(result & VM_FAULT_ERROR));
 701
 702         return result;
 703
 704  fallback:
 705         count_vm_event(THP_FAULT_FALLBACK);
 706         result = VM_FAULT_FALLBACK;
 707         goto out;
 708 }
 709 EXPORT_SYMBOL_GPL(__dax_pmd_fault);
 710
 711 /**
 712  * dax_pmd_fault - handle a PMD fault on a DAX file
 713  * @vma: The virtual memory area where the fault occurred
 714  * @vmf: The description of the fault
 715  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 716  *
 717  * When a page fault occurs, filesystems may call this helper in their
 718  * pmd_fault handler for DAX files.
 719  */
 720 int dax_pmd_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 721                         pmd_t *pmd, unsigned int flags, get_block_t get_block,
 722                         dax_iodone_t complete_unwritten)
 723 {
 724         int result;
 725         struct super_block *sb = file_inode(vma->vm_file)->i_sb;
 726
 727         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
 728                 sb_start_pagefault(sb);
 729                 file_update_time(vma->vm_file);
 730         }
 731         result = __dax_pmd_fault(vma, address, pmd, flags, get_block,
 732                                 complete_unwritten);
 733         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE)
 734                 sb_end_pagefault(sb);
 735
 736         return result;
 737 }
 738 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_pmd_fault);
 739 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 740
 741 /**
 742  * dax_pfn_mkwrite - handle first write to DAX page
 743  * @vma: The virtual memory area where the fault occurred
 744  * @vmf: The description of the fault
 745  *
 746  */
 747 int dax_pfn_mkwrite(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
 748 {
 749         struct super_block *sb = file_inode(vma->vm_file)->i_sb;
 750
 751         sb_start_pagefault(sb);
 752         file_update_time(vma->vm_file);
 753         sb_end_pagefault(sb);
 754         return VM_FAULT_NOPAGE;
 755 }
 756 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_pfn_mkwrite);
 757
 758 /**
 759  * dax_zero_page_range - zero a range within a page of a DAX file
 760  * @inode: The file being truncated
 761  * @from: The file offset that is being truncated to
 762  * @length: The number of bytes to zero
 763  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 764  *
 765  * This function can be called by a filesystem when it is zeroing part of a
 766  * page in a DAX file.  This is intended for hole-punch operations.  If
 767  * you are truncating a file, the helper function dax_truncate_page() may be
 768  * more convenient.
 769  *
 770  * We work in terms of PAGE_CACHE_SIZE here for commonality with
 771  * block_truncate_page(), but we could go down to PAGE_SIZE if the filesystem
 772  * took care of disposing of the unnecessary blocks.  Even if the filesystem
 773  * block size is smaller than PAGE_SIZE, we have to zero the rest of the page
 774  * since the file might be mmapped.
 775  */
 776 int dax_zero_page_range(struct inode *inode, loff_t from, unsigned length,
 777                                                         get_block_t get_block)
 778 {
 779         struct buffer_head bh;
 780         pgoff_t index = from >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 781         unsigned offset = from & (PAGE_CACHE_SIZE-1);
 782         int err;
 783
 784         /* Block boundary? Nothing to do */
 785         if (!length)
 786                 return 0;
 787         BUG_ON((offset + length) > PAGE_CACHE_SIZE);
 788
 789         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
 790         bh.b_size = PAGE_CACHE_SIZE;
 791         err = get_block(inode, index, &bh, 0);
 792         if (err < 0)
 793                 return err;
 794         if (buffer_written(&bh)) {
 795                 struct block_device *bdev = bh.b_bdev;
 796                 struct blk_dax_ctl dax = {
 797                         .sector = to_sector(&bh, inode),
 798                         .size = PAGE_CACHE_SIZE,
 799                 };
 800
 801                 if (dax_map_atomic(bdev, &dax) < 0)
 802                         return PTR_ERR(dax.addr);
 803                 clear_pmem(dax.addr + offset, length);
 804                 wmb_pmem();
 805                 dax_unmap_atomic(bdev, &dax);
 806         }
 807
 808         return 0;
 809 }
 810 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_zero_page_range);
 811
 812 /**
 813  * dax_truncate_page - handle a partial page being truncated in a DAX file
 814  * @inode: The file being truncated
 815  * @from: The file offset that is being truncated to
 816  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
 817  *
 818  * Similar to block_truncate_page(), this function can be called by a
 819  * filesystem when it is truncating a DAX file to handle the partial page.
 820  *
 821  * We work in terms of PAGE_CACHE_SIZE here for commonality with
 822  * block_truncate_page(), but we could go down to PAGE_SIZE if the filesystem
 823  * took care of disposing of the unnecessary blocks.  Even if the filesystem
 824  * block size is smaller than PAGE_SIZE, we have to zero the rest of the page
 825  * since the file might be mmapped.
 826  */
 827 int dax_truncate_page(struct inode *inode, loff_t from, get_block_t get_block)
 828 {
 829         unsigned length = PAGE_CACHE_ALIGN(from) - from;
 830         return dax_zero_page_range(inode, from, length, get_block);
 831 }
 832 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_truncate_page);