Quelle  huge_memory.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  Copyright (C) 2009  Red Hat, Inc.
 */

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/sched/mm.h>
#include <linux/sched/numa_balancing.h>
#include <linux/highmem.h>
#include <linux/hugetlb.h>
#include <linux/mmu_notifier.h>
#include <linux/rmap.h>
#include <linux/swap.h>
#include <linux/shrinker.h>
#include <linux/mm_inline.h>
#include <linux/swapops.h>
#include <linux/backing-dev.h>
#include <linux/dax.h>
#include <linux/mm_types.h>
#include <linux/khugepaged.h>
#include <linux/freezer.h>
#include <linux/mman.h>
#include <linux/memremap.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/migrate.h>
#include <linux/hashtable.h>
#include <linux/userfaultfd_k.h>
#include <linux/page_idle.h>
#include <linux/shmem_fs.h>
#include <linux/oom.h>
#include <linux/numa.h>
#include <linux/page_owner.h>
#include <linux/sched/sysctl.h>
#include <linux/memory-tiers.h>
#include <linux/compat.h>
#include <linux/pgalloc_tag.h>
#include <linux/pagewalk.h>

#include <asm/tlb.h>
#include <asm/pgalloc.h>
#include "internal.h"
#include "swap.h"

#define CREATE_TRACE_POINTS
#include <trace/events/thp.h>

/*
 * By default, transparent hugepage support is disabled in order to avoid
 * risking an increased memory footprint for applications that are not
 * guaranteed to benefit from it. When transparent hugepage support is
 * enabled, it is for all mappings, and khugepaged scans all mappings.
 * Defrag is invoked by khugepaged hugepage allocations and by page faults
 * for all hugepage allocations.
 */
unsigned long transparent_hugepage_flags __read_mostly =
#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE_ALWAYS
 (1<<TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG)|
#endif
#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE_MADVISE
 (1<<TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG)|
#endif
 (1<<TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG)|
 (1<<TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KHUGEPAGED_FLAG)|
 (1<<TRANSPARENT_HUGEPAGE_USE_ZERO_PAGE_FLAG);

static struct shrinker *deferred_split_shrinker;
static unsigned long deferred_split_count(struct shrinker *shrink,
       struct shrink_control *sc);
static unsigned long deferred_split_scan(struct shrinker *shrink,
      struct shrink_control *sc);
static bool split_underused_thp = true;

static atomic_t huge_zero_refcount;
struct folio *huge_zero_folio __read_mostly;
unsigned long huge_zero_pfn __read_mostly = ~0UL;
unsigned long huge_anon_orders_always __read_mostly;
unsigned long huge_anon_orders_madvise __read_mostly;
unsigned long huge_anon_orders_inherit __read_mostly;
static bool anon_orders_configured __initdata;

static inline bool file_thp_enabled(struct vm_area_struct *vma)
{
 struct inode *inode;

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_READ_ONLY_THP_FOR_FS))
  return false;

 if (!vma->vm_file)
  return false;

 inode = file_inode(vma->vm_file);

 return !inode_is_open_for_write(inode) && S_ISREG(inode->i_mode);
}

unsigned long __thp_vma_allowable_orders(struct vm_area_struct *vma,
      vm_flags_t vm_flags,
      unsigned long tva_flags,
      unsigned long orders)
{
 bool smaps = tva_flags & TVA_SMAPS;
 bool in_pf = tva_flags & TVA_IN_PF;
 bool enforce_sysfs = tva_flags & TVA_ENFORCE_SYSFS;
 unsigned long supported_orders;

 /* Check the intersection of requested and supported orders. */
 if (vma_is_anonymous(vma))
  supported_orders = THP_ORDERS_ALL_ANON;
 else if (vma_is_special_huge(vma))
  supported_orders = THP_ORDERS_ALL_SPECIAL;
 else
  supported_orders = THP_ORDERS_ALL_FILE_DEFAULT;

 orders &= supported_orders;
 if (!orders)
  return 0;

 if (!vma->vm_mm)  /* vdso */
  return 0;

 if (thp_disabled_by_hw() || vma_thp_disabled(vma, vm_flags))
  return 0;

 /* khugepaged doesn't collapse DAX vma, but page fault is fine. */
 if (vma_is_dax(vma))
  return in_pf ? orders : 0;

 /*
 * khugepaged special VMA and hugetlb VMA.
 * Must be checked after dax since some dax mappings may have
 * VM_MIXEDMAP set.
 */
 if (!in_pf && !smaps && (vm_flags & VM_NO_KHUGEPAGED))
  return 0;

 /*
 * Check alignment for file vma and size for both file and anon vma by
 * filtering out the unsuitable orders.
 *
 * Skip the check for page fault. Huge fault does the check in fault
 * handlers.
 */
 if (!in_pf) {
  int order = highest_order(orders);
  unsigned long addr;

  while (orders) {
   addr = vma->vm_end - (PAGE_SIZE << order);
   if (thp_vma_suitable_order(vma, addr, order))
    break;
   order = next_order(&orders, order);
  }

  if (!orders)
   return 0;
 }

 /*
 * Enabled via shmem mount options or sysfs settings.
 * Must be done before hugepage flags check since shmem has its
 * own flags.
 */
 if (!in_pf && shmem_file(vma->vm_file))
  return orders & shmem_allowable_huge_orders(file_inode(vma->vm_file),
         vma, vma->vm_pgoff, 0,
         !enforce_sysfs);

 if (!vma_is_anonymous(vma)) {
  /*
 * Enforce sysfs THP requirements as necessary. Anonymous vmas
 * were already handled in thp_vma_allowable_orders().
 */
  if (enforce_sysfs &&
      (!hugepage_global_enabled() || (!(vm_flags & VM_HUGEPAGE) &&
          !hugepage_global_always())))
   return 0;

  /*
 * Trust that ->huge_fault() handlers know what they are doing
 * in fault path.
 */
  if (((in_pf || smaps)) && vma->vm_ops->huge_fault)
   return orders;
  /* Only regular file is valid in collapse path */
  if (((!in_pf || smaps)) && file_thp_enabled(vma))
   return orders;
  return 0;
 }

 if (vma_is_temporary_stack(vma))
  return 0;

 /*
 * THPeligible bit of smaps should show 1 for proper VMAs even
 * though anon_vma is not initialized yet.
 *
 * Allow page fault since anon_vma may be not initialized until
 * the first page fault.
 */
 if (!vma->anon_vma)
  return (smaps || in_pf) ? orders : 0;

 return orders;
}

static bool get_huge_zero_page(void)
{
 struct folio *zero_folio;
retry:
 if (likely(atomic_inc_not_zero(&huge_zero_refcount)))
  return true;

 zero_folio = folio_alloc((GFP_TRANSHUGE | __GFP_ZERO) & ~__GFP_MOVABLE,
   HPAGE_PMD_ORDER);
 if (!zero_folio) {
  count_vm_event(THP_ZERO_PAGE_ALLOC_FAILED);
  return false;
 }
 /* Ensure zero folio won't have large_rmappable flag set. */
 folio_clear_large_rmappable(zero_folio);
 preempt_disable();
 if (cmpxchg(&huge_zero_folio, NULL, zero_folio)) {
  preempt_enable();
  folio_put(zero_folio);
  goto retry;
 }
 WRITE_ONCE(huge_zero_pfn, folio_pfn(zero_folio));

 /* We take additional reference here. It will be put back by shrinker */
 atomic_set(&huge_zero_refcount, 2);
 preempt_enable();
 count_vm_event(THP_ZERO_PAGE_ALLOC);
 return true;
}

static void put_huge_zero_page(void)
{
 /*
 * Counter should never go to zero here. Only shrinker can put
 * last reference.
 */
 BUG_ON(atomic_dec_and_test(&huge_zero_refcount));
}

struct folio *mm_get_huge_zero_folio(struct mm_struct *mm)
{
 if (test_bit(MMF_HUGE_ZERO_PAGE, &mm->flags))
  return READ_ONCE(huge_zero_folio);

 if (!get_huge_zero_page())
  return NULL;

 if (test_and_set_bit(MMF_HUGE_ZERO_PAGE, &mm->flags))
  put_huge_zero_page();

 return READ_ONCE(huge_zero_folio);
}

void mm_put_huge_zero_folio(struct mm_struct *mm)
{
 if (test_bit(MMF_HUGE_ZERO_PAGE, &mm->flags))
  put_huge_zero_page();
}

static unsigned long shrink_huge_zero_page_count(struct shrinker *shrink,
     struct shrink_control *sc)
{
 /* we can free zero page only if last reference remains */
 return atomic_read(&huge_zero_refcount) == 1 ? HPAGE_PMD_NR : 0;
}

static unsigned long shrink_huge_zero_page_scan(struct shrinker *shrink,
           struct shrink_control *sc)
{
 if (atomic_cmpxchg(&huge_zero_refcount, 1, 0) == 1) {
  struct folio *zero_folio = xchg(&huge_zero_folio, NULL);
  BUG_ON(zero_folio == NULL);
  WRITE_ONCE(huge_zero_pfn, ~0UL);
  folio_put(zero_folio);
  return HPAGE_PMD_NR;
 }

 return 0;
}

static struct shrinker *huge_zero_page_shrinker;

#ifdef CONFIG_SYSFS
static ssize_t enabled_show(struct kobject *kobj,
       struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 const char *output;

 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG, &transparent_hugepage_flags))
  output = "[always] madvise never";
 else if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags))
  output = "always [madvise] never";
 else
  output = "always madvise [never]";

 return sysfs_emit(buf, "%s\n", output);
}

static ssize_t enabled_store(struct kobject *kobj,
        struct kobj_attribute *attr,
        const char *buf, size_t count)
{
 ssize_t ret = count;

 if (sysfs_streq(buf, "always")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "madvise")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "never")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else
  ret = -EINVAL;

 if (ret > 0) {
  int err = start_stop_khugepaged();
  if (err)
   ret = err;
 }
 return ret;
}

static struct kobj_attribute enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);

ssize_t single_hugepage_flag_show(struct kobject *kobj,
      struct kobj_attribute *attr, char *buf,
      enum transparent_hugepage_flag flag)
{
 return sysfs_emit(buf, "%d\n",
     !!test_bit(flag, &transparent_hugepage_flags));
}

ssize_t single_hugepage_flag_store(struct kobject *kobj,
     struct kobj_attribute *attr,
     const char *buf, size_t count,
     enum transparent_hugepage_flag flag)
{
 unsigned long value;
 int ret;

 ret = kstrtoul(buf, 10, &value);
 if (ret < 0)
  return ret;
 if (value > 1)
  return -EINVAL;

 if (value)
  set_bit(flag, &transparent_hugepage_flags);
 else
  clear_bit(flag, &transparent_hugepage_flags);

 return count;
}

static ssize_t defrag_show(struct kobject *kobj,
      struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 const char *output;

 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG,
       &transparent_hugepage_flags))
  output = "[always] defer defer+madvise madvise never";
 else if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags))
  output = "always [defer] defer+madvise madvise never";
 else if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags))
  output = "always defer [defer+madvise] madvise never";
 else if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags))
  output = "always defer defer+madvise [madvise] never";
 else
  output = "always defer defer+madvise madvise [never]";

 return sysfs_emit(buf, "%s\n", output);
}

static ssize_t defrag_store(struct kobject *kobj,
       struct kobj_attribute *attr,
       const char *buf, size_t count)
{
 if (sysfs_streq(buf, "always")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "defer+madvise")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "defer")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "madvise")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else if (sysfs_streq(buf, "never")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags);
 } else
  return -EINVAL;

 return count;
}
static struct kobj_attribute defrag_attr = __ATTR_RW(defrag);

static ssize_t use_zero_page_show(struct kobject *kobj,
      struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 return single_hugepage_flag_show(kobj, attr, buf,
      TRANSPARENT_HUGEPAGE_USE_ZERO_PAGE_FLAG);
}
static ssize_t use_zero_page_store(struct kobject *kobj,
  struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
 return single_hugepage_flag_store(kobj, attr, buf, count,
     TRANSPARENT_HUGEPAGE_USE_ZERO_PAGE_FLAG);
}
static struct kobj_attribute use_zero_page_attr = __ATTR_RW(use_zero_page);

static ssize_t hpage_pmd_size_show(struct kobject *kobj,
       struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 return sysfs_emit(buf, "%lu\n", HPAGE_PMD_SIZE);
}
static struct kobj_attribute hpage_pmd_size_attr =
 __ATTR_RO(hpage_pmd_size);

static ssize_t split_underused_thp_show(struct kobject *kobj,
       struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 return sysfs_emit(buf, "%d\n", split_underused_thp);
}

static ssize_t split_underused_thp_store(struct kobject *kobj,
        struct kobj_attribute *attr,
        const char *buf, size_t count)
{
 int err = kstrtobool(buf, &split_underused_thp);

 if (err < 0)
  return err;

 return count;
}

static struct kobj_attribute split_underused_thp_attr = __ATTR(
 shrink_underused, 0644, split_underused_thp_show, split_underused_thp_store);

static struct attribute *hugepage_attr[] = {
 &enabled_attr.attr,
 &defrag_attr.attr,
 &use_zero_page_attr.attr,
 &hpage_pmd_size_attr.attr,
#ifdef CONFIG_SHMEM
 &shmem_enabled_attr.attr,
#endif
 &split_underused_thp_attr.attr,
 NULL,
};

static const struct attribute_group hugepage_attr_group = {
 .attrs = hugepage_attr,
};

static void hugepage_exit_sysfs(struct kobject *hugepage_kobj);
static void thpsize_release(struct kobject *kobj);
static DEFINE_SPINLOCK(huge_anon_orders_lock);
static LIST_HEAD(thpsize_list);

static ssize_t anon_enabled_show(struct kobject *kobj,
     struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
 int order = to_thpsize(kobj)->order;
 const char *output;

 if (test_bit(order, &huge_anon_orders_always))
  output = "[always] inherit madvise never";
 else if (test_bit(order, &huge_anon_orders_inherit))
  output = "always [inherit] madvise never";
 else if (test_bit(order, &huge_anon_orders_madvise))
  output = "always inherit [madvise] never";
 else
  output = "always inherit madvise [never]";

 return sysfs_emit(buf, "%s\n", output);
}

static ssize_t anon_enabled_store(struct kobject *kobj,
      struct kobj_attribute *attr,
      const char *buf, size_t count)
{
 int order = to_thpsize(kobj)->order;
 ssize_t ret = count;

 if (sysfs_streq(buf, "always")) {
  spin_lock(&huge_anon_orders_lock);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_inherit);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_madvise);
  set_bit(order, &huge_anon_orders_always);
  spin_unlock(&huge_anon_orders_lock);
 } else if (sysfs_streq(buf, "inherit")) {
  spin_lock(&huge_anon_orders_lock);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_always);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_madvise);
  set_bit(order, &huge_anon_orders_inherit);
  spin_unlock(&huge_anon_orders_lock);
 } else if (sysfs_streq(buf, "madvise")) {
  spin_lock(&huge_anon_orders_lock);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_always);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_inherit);
  set_bit(order, &huge_anon_orders_madvise);
  spin_unlock(&huge_anon_orders_lock);
 } else if (sysfs_streq(buf, "never")) {
  spin_lock(&huge_anon_orders_lock);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_always);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_inherit);
  clear_bit(order, &huge_anon_orders_madvise);
  spin_unlock(&huge_anon_orders_lock);
 } else
  ret = -EINVAL;

 if (ret > 0) {
  int err;

  err = start_stop_khugepaged();
  if (err)
   ret = err;
 }
 return ret;
}

static struct kobj_attribute anon_enabled_attr =
 __ATTR(enabled, 0644, anon_enabled_show, anon_enabled_store);

static struct attribute *anon_ctrl_attrs[] = {
 &anon_enabled_attr.attr,
 NULL,
};

static const struct attribute_group anon_ctrl_attr_grp = {
 .attrs = anon_ctrl_attrs,
};

static struct attribute *file_ctrl_attrs[] = {
#ifdef CONFIG_SHMEM
 &thpsize_shmem_enabled_attr.attr,
#endif
 NULL,
};

static const struct attribute_group file_ctrl_attr_grp = {
 .attrs = file_ctrl_attrs,
};

static struct attribute *any_ctrl_attrs[] = {
 NULL,
};

static const struct attribute_group any_ctrl_attr_grp = {
 .attrs = any_ctrl_attrs,
};

static const struct kobj_type thpsize_ktype = {
 .release = &thpsize_release,
 .sysfs_ops = &kobj_sysfs_ops,
};

DEFINE_PER_CPU(struct mthp_stat, mthp_stats) = {{{0}}};

static unsigned long sum_mthp_stat(int order, enum mthp_stat_item item)
{
 unsigned long sum = 0;
 int cpu;

 for_each_possible_cpu(cpu) {
  struct mthp_stat *this = &per_cpu(mthp_stats, cpu);

  sum += this->stats[order][item];
 }

 return sum;
}

#define DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(_name, _index)    \
static ssize_t _name##_show(struct kobject *kobj,   \
   struct kobj_attribute *attr, char *buf)  \
{         \
 int order = to_thpsize(kobj)->order;    \
         \
 return sysfs_emit(buf, "%lu\n", sum_mthp_stat(order, _index)); \
}         \
static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)

DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(anon_fault_alloc, MTHP_STAT_ANON_FAULT_ALLOC);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(anon_fault_fallback, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(anon_fault_fallback_charge, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK_CHARGE);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(zswpout, MTHP_STAT_ZSWPOUT);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(swpin, MTHP_STAT_SWPIN);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(swpin_fallback, MTHP_STAT_SWPIN_FALLBACK);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(swpin_fallback_charge, MTHP_STAT_SWPIN_FALLBACK_CHARGE);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(swpout, MTHP_STAT_SWPOUT);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(swpout_fallback, MTHP_STAT_SWPOUT_FALLBACK);
#ifdef CONFIG_SHMEM
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(shmem_alloc, MTHP_STAT_SHMEM_ALLOC);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(shmem_fallback, MTHP_STAT_SHMEM_FALLBACK);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(shmem_fallback_charge, MTHP_STAT_SHMEM_FALLBACK_CHARGE);
#endif
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(split, MTHP_STAT_SPLIT);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(split_failed, MTHP_STAT_SPLIT_FAILED);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(split_deferred, MTHP_STAT_SPLIT_DEFERRED);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(nr_anon, MTHP_STAT_NR_ANON);
DEFINE_MTHP_STAT_ATTR(nr_anon_partially_mapped, MTHP_STAT_NR_ANON_PARTIALLY_MAPPED);

static struct attribute *anon_stats_attrs[] = {
 &anon_fault_alloc_attr.attr,
 &anon_fault_fallback_attr.attr,
 &anon_fault_fallback_charge_attr.attr,
#ifndef CONFIG_SHMEM
 &zswpout_attr.attr,
 &swpin_attr.attr,
 &swpin_fallback_attr.attr,
 &swpin_fallback_charge_attr.attr,
 &swpout_attr.attr,
 &swpout_fallback_attr.attr,
#endif
 &split_deferred_attr.attr,
 &nr_anon_attr.attr,
 &nr_anon_partially_mapped_attr.attr,
 NULL,
};

static struct attribute_group anon_stats_attr_grp = {
 .name = "stats",
 .attrs = anon_stats_attrs,
};

static struct attribute *file_stats_attrs[] = {
#ifdef CONFIG_SHMEM
 &shmem_alloc_attr.attr,
 &shmem_fallback_attr.attr,
 &shmem_fallback_charge_attr.attr,
#endif
 NULL,
};

static struct attribute_group file_stats_attr_grp = {
 .name = "stats",
 .attrs = file_stats_attrs,
};

static struct attribute *any_stats_attrs[] = {
#ifdef CONFIG_SHMEM
 &zswpout_attr.attr,
 &swpin_attr.attr,
 &swpin_fallback_attr.attr,
 &swpin_fallback_charge_attr.attr,
 &swpout_attr.attr,
 &swpout_fallback_attr.attr,
#endif
 &split_attr.attr,
 &split_failed_attr.attr,
 NULL,
};

static struct attribute_group any_stats_attr_grp = {
 .name = "stats",
 .attrs = any_stats_attrs,
};

static int sysfs_add_group(struct kobject *kobj,
      const struct attribute_group *grp)
{
 int ret = -ENOENT;

 /*
 * If the group is named, try to merge first, assuming the subdirectory
 * was already created. This avoids the warning emitted by
 * sysfs_create_group() if the directory already exists.
 */
 if (grp->name)
  ret = sysfs_merge_group(kobj, grp);
 if (ret)
  ret = sysfs_create_group(kobj, grp);

 return ret;
}

static struct thpsize *thpsize_create(int order, struct kobject *parent)
{
 unsigned long size = (PAGE_SIZE << order) / SZ_1K;
 struct thpsize *thpsize;
 int ret = -ENOMEM;

 thpsize = kzalloc(sizeof(*thpsize), GFP_KERNEL);
 if (!thpsize)
  goto err;

 thpsize->order = order;

 ret = kobject_init_and_add(&thpsize->kobj, &thpsize_ktype, parent,
       "hugepages-%lukB", size);
 if (ret) {
  kfree(thpsize);
  goto err;
 }


 ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &any_ctrl_attr_grp);
 if (ret)
  goto err_put;

 ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &any_stats_attr_grp);
 if (ret)
  goto err_put;

 if (BIT(order) & THP_ORDERS_ALL_ANON) {
  ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &anon_ctrl_attr_grp);
  if (ret)
   goto err_put;

  ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &anon_stats_attr_grp);
  if (ret)
   goto err_put;
 }

 if (BIT(order) & THP_ORDERS_ALL_FILE_DEFAULT) {
  ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &file_ctrl_attr_grp);
  if (ret)
   goto err_put;

  ret = sysfs_add_group(&thpsize->kobj, &file_stats_attr_grp);
  if (ret)
   goto err_put;
 }

 return thpsize;
err_put:
 kobject_put(&thpsize->kobj);
err:
 return ERR_PTR(ret);
}

static void thpsize_release(struct kobject *kobj)
{
 kfree(to_thpsize(kobj));
}

static int __init hugepage_init_sysfs(struct kobject **hugepage_kobj)
{
 int err;
 struct thpsize *thpsize;
 unsigned long orders;
 int order;

 /*
 * Default to setting PMD-sized THP to inherit the global setting and
 * disable all other sizes. powerpc's PMD_ORDER isn't a compile-time
 * constant so we have to do this here.
 */
 if (!anon_orders_configured)
  huge_anon_orders_inherit = BIT(PMD_ORDER);

 *hugepage_kobj = kobject_create_and_add("transparent_hugepage", mm_kobj);
 if (unlikely(!*hugepage_kobj)) {
  pr_err("failed to create transparent hugepage kobject\n");
  return -ENOMEM;
 }

 err = sysfs_create_group(*hugepage_kobj, &hugepage_attr_group);
 if (err) {
  pr_err("failed to register transparent hugepage group\n");
  goto delete_obj;
 }

 err = sysfs_create_group(*hugepage_kobj, &khugepaged_attr_group);
 if (err) {
  pr_err("failed to register transparent hugepage group\n");
  goto remove_hp_group;
 }

 orders = THP_ORDERS_ALL_ANON | THP_ORDERS_ALL_FILE_DEFAULT;
 order = highest_order(orders);
 while (orders) {
  thpsize = thpsize_create(order, *hugepage_kobj);
  if (IS_ERR(thpsize)) {
   pr_err("failed to create thpsize for order %d\n", order);
   err = PTR_ERR(thpsize);
   goto remove_all;
  }
  list_add(&thpsize->node, &thpsize_list);
  order = next_order(&orders, order);
 }

 return 0;

remove_all:
 hugepage_exit_sysfs(*hugepage_kobj);
 return err;
remove_hp_group:
 sysfs_remove_group(*hugepage_kobj, &hugepage_attr_group);
delete_obj:
 kobject_put(*hugepage_kobj);
 return err;
}

static void __init hugepage_exit_sysfs(struct kobject *hugepage_kobj)
{
 struct thpsize *thpsize, *tmp;

 list_for_each_entry_safe(thpsize, tmp, &thpsize_list, node) {
  list_del(&thpsize->node);
  kobject_put(&thpsize->kobj);
 }

 sysfs_remove_group(hugepage_kobj, &khugepaged_attr_group);
 sysfs_remove_group(hugepage_kobj, &hugepage_attr_group);
 kobject_put(hugepage_kobj);
}
#else
static inline int hugepage_init_sysfs(struct kobject **hugepage_kobj)
{
 return 0;
}

static inline void hugepage_exit_sysfs(struct kobject *hugepage_kobj)
{
}
#endif /* CONFIG_SYSFS */

static int __init thp_shrinker_init(void)
{
 huge_zero_page_shrinker = shrinker_alloc(0, "thp-zero");
 if (!huge_zero_page_shrinker)
  return -ENOMEM;

 deferred_split_shrinker = shrinker_alloc(SHRINKER_NUMA_AWARE |
       SHRINKER_MEMCG_AWARE |
       SHRINKER_NONSLAB,
       "thp-deferred_split");
 if (!deferred_split_shrinker) {
  shrinker_free(huge_zero_page_shrinker);
  return -ENOMEM;
 }

 huge_zero_page_shrinker->count_objects = shrink_huge_zero_page_count;
 huge_zero_page_shrinker->scan_objects = shrink_huge_zero_page_scan;
 shrinker_register(huge_zero_page_shrinker);

 deferred_split_shrinker->count_objects = deferred_split_count;
 deferred_split_shrinker->scan_objects = deferred_split_scan;
 shrinker_register(deferred_split_shrinker);

 return 0;
}

static void __init thp_shrinker_exit(void)
{
 shrinker_free(huge_zero_page_shrinker);
 shrinker_free(deferred_split_shrinker);
}

static int __init hugepage_init(void)
{
 int err;
 struct kobject *hugepage_kobj;

 if (!has_transparent_hugepage()) {
  transparent_hugepage_flags = 1 << TRANSPARENT_HUGEPAGE_UNSUPPORTED;
  return -EINVAL;
 }

 /*
 * hugepages can't be allocated by the buddy allocator
 */
 MAYBE_BUILD_BUG_ON(HPAGE_PMD_ORDER > MAX_PAGE_ORDER);

 err = hugepage_init_sysfs(&hugepage_kobj);
 if (err)
  goto err_sysfs;

 err = khugepaged_init();
 if (err)
  goto err_slab;

 err = thp_shrinker_init();
 if (err)
  goto err_shrinker;

 /*
 * By default disable transparent hugepages on smaller systems,
 * where the extra memory used could hurt more than TLB overhead
 * is likely to save.  The admin can still enable it through /sys.
 */
 if (totalram_pages() < (512 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
  transparent_hugepage_flags = 0;
  return 0;
 }

 err = start_stop_khugepaged();
 if (err)
  goto err_khugepaged;

 return 0;
err_khugepaged:
 thp_shrinker_exit();
err_shrinker:
 khugepaged_destroy();
err_slab:
 hugepage_exit_sysfs(hugepage_kobj);
err_sysfs:
 return err;
}
subsys_initcall(hugepage_init);

static int __init setup_transparent_hugepage(char *str)
{
 int ret = 0;
 if (!str)
  goto out;
 if (!strcmp(str, "always")) {
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG,
   &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags);
  ret = 1;
 } else if (!strcmp(str, "madvise")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags);
  set_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG,
   &transparent_hugepage_flags);
  ret = 1;
 } else if (!strcmp(str, "never")) {
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags);
  clear_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_REQ_MADV_FLAG,
     &transparent_hugepage_flags);
  ret = 1;
 }
out:
 if (!ret)
  pr_warn("transparent_hugepage= cannot parse, ignored\n");
 return ret;
}
__setup("transparent_hugepage=", setup_transparent_hugepage);

static char str_dup[PAGE_SIZE] __initdata;
static int __init setup_thp_anon(char *str)
{
 char *token, *range, *policy, *subtoken;
 unsigned long always, inherit, madvise;
 char *start_size, *end_size;
 int start, end, nr;
 char *p;

 if (!str || strlen(str) + 1 > PAGE_SIZE)
  goto err;
 strscpy(str_dup, str);

 always = huge_anon_orders_always;
 madvise = huge_anon_orders_madvise;
 inherit = huge_anon_orders_inherit;
 p = str_dup;
 while ((token = strsep(&p, ";")) != NULL) {
  range = strsep(&token, ":");
  policy = token;

  if (!policy)
   goto err;

  while ((subtoken = strsep(&range, ",")) != NULL) {
   if (strchr(subtoken, '-')) {
    start_size = strsep(&subtoken, "-");
    end_size = subtoken;

    start = get_order_from_str(start_size, THP_ORDERS_ALL_ANON);
    end = get_order_from_str(end_size, THP_ORDERS_ALL_ANON);
   } else {
    start_size = end_size = subtoken;
    start = end = get_order_from_str(subtoken,
         THP_ORDERS_ALL_ANON);
   }

   if (start == -EINVAL) {
    pr_err("invalid size %s in thp_anon boot parameter\n", start_size);
    goto err;
   }

   if (end == -EINVAL) {
    pr_err("invalid size %s in thp_anon boot parameter\n", end_size);
    goto err;
   }

   if (start < 0 || end < 0 || start > end)
    goto err;

   nr = end - start + 1;
   if (!strcmp(policy, "always")) {
    bitmap_set(&always, start, nr);
    bitmap_clear(&inherit, start, nr);
    bitmap_clear(&madvise, start, nr);
   } else if (!strcmp(policy, "madvise")) {
    bitmap_set(&madvise, start, nr);
    bitmap_clear(&inherit, start, nr);
    bitmap_clear(&always, start, nr);
   } else if (!strcmp(policy, "inherit")) {
    bitmap_set(&inherit, start, nr);
    bitmap_clear(&madvise, start, nr);
    bitmap_clear(&always, start, nr);
   } else if (!strcmp(policy, "never")) {
    bitmap_clear(&inherit, start, nr);
    bitmap_clear(&madvise, start, nr);
    bitmap_clear(&always, start, nr);
   } else {
    pr_err("invalid policy %s in thp_anon boot parameter\n", policy);
    goto err;
   }
  }
 }

 huge_anon_orders_always = always;
 huge_anon_orders_madvise = madvise;
 huge_anon_orders_inherit = inherit;
 anon_orders_configured = true;
 return 1;

err:
 pr_warn("thp_anon=%s: error parsing string, ignoring setting\n", str);
 return 0;
}
__setup("thp_anon=", setup_thp_anon);

pmd_t maybe_pmd_mkwrite(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma)
{
 if (likely(vma->vm_flags & VM_WRITE))
  pmd = pmd_mkwrite(pmd, vma);
 return pmd;
}

#ifdef CONFIG_MEMCG
static inline
struct deferred_split *get_deferred_split_queue(struct folio *folio)
{
 struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(folio_nid(folio));

 if (memcg)
  return &memcg->deferred_split_queue;
 else
  return &pgdat->deferred_split_queue;
}
#else
static inline
struct deferred_split *get_deferred_split_queue(struct folio *folio)
{
 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(folio_nid(folio));

 return &pgdat->deferred_split_queue;
}
#endif

static inline bool is_transparent_hugepage(const struct folio *folio)
{
 if (!folio_test_large(folio))
  return false;

 return is_huge_zero_folio(folio) ||
  folio_test_large_rmappable(folio);
}

static unsigned long __thp_get_unmapped_area(struct file *filp,
  unsigned long addr, unsigned long len,
  loff_t off, unsigned long flags, unsigned long size,
  vm_flags_t vm_flags)
{
 loff_t off_end = off + len;
 loff_t off_align = round_up(off, size);
 unsigned long len_pad, ret, off_sub;

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) || in_compat_syscall())
  return 0;

 if (off_end <= off_align || (off_end - off_align) < size)
  return 0;

 len_pad = len + size;
 if (len_pad < len || (off + len_pad) < off)
  return 0;

 ret = mm_get_unmapped_area_vmflags(current->mm, filp, addr, len_pad,
        off >> PAGE_SHIFT, flags, vm_flags);

 /*
 * The failure might be due to length padding. The caller will retry
 * without the padding.
 */
 if (IS_ERR_VALUE(ret))
  return 0;

 /*
 * Do not try to align to THP boundary if allocation at the address
 * hint succeeds.
 */
 if (ret == addr)
  return addr;

 off_sub = (off - ret) & (size - 1);

 if (test_bit(MMF_TOPDOWN, ¤t->mm->flags) && !off_sub)
  return ret + size;

 ret += off_sub;
 return ret;
}

unsigned long thp_get_unmapped_area_vmflags(struct file *filp, unsigned long addr,
  unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags,
  vm_flags_t vm_flags)
{
 unsigned long ret;
 loff_t off = (loff_t)pgoff << PAGE_SHIFT;

 ret = __thp_get_unmapped_area(filp, addr, len, off, flags, PMD_SIZE, vm_flags);
 if (ret)
  return ret;

 return mm_get_unmapped_area_vmflags(current->mm, filp, addr, len, pgoff, flags,
         vm_flags);
}

unsigned long thp_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
  unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
{
 return thp_get_unmapped_area_vmflags(filp, addr, len, pgoff, flags, 0);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(thp_get_unmapped_area);

static struct folio *vma_alloc_anon_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long addr)
{
 gfp_t gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
 const int order = HPAGE_PMD_ORDER;
 struct folio *folio;

 folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr & HPAGE_PMD_MASK);

 if (unlikely(!folio)) {
  count_vm_event(THP_FAULT_FALLBACK);
  count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK);
  return NULL;
 }

 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_large(folio), folio);
 if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, gfp)) {
  folio_put(folio);
  count_vm_event(THP_FAULT_FALLBACK);
  count_vm_event(THP_FAULT_FALLBACK_CHARGE);
  count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK);
  count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK_CHARGE);
  return NULL;
 }
 folio_throttle_swaprate(folio, gfp);

       /*
* When a folio is not zeroed during allocation (__GFP_ZERO not used)
* or user folios require special handling, folio_zero_user() is used to
* make sure that the page corresponding to the faulting address will be
* hot in the cache after zeroing.
*/
 if (user_alloc_needs_zeroing())
  folio_zero_user(folio, addr);
 /*
 * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
 * folio_zero_user writes become visible before the set_pmd_at()
 * write.
 */
 __folio_mark_uptodate(folio);
 return folio;
}

static void map_anon_folio_pmd(struct folio *folio, pmd_t *pmd,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long haddr)
{
 pmd_t entry;

 entry = folio_mk_pmd(folio, vma->vm_page_prot);
 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, haddr, RMAP_EXCLUSIVE);
 folio_add_lru_vma(folio, vma);
 set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, pmd, entry);
 update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, pmd);
 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, HPAGE_PMD_NR);
 count_vm_event(THP_FAULT_ALLOC);
 count_mthp_stat(HPAGE_PMD_ORDER, MTHP_STAT_ANON_FAULT_ALLOC);
 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, THP_FAULT_ALLOC);
}

static vm_fault_t __do_huge_pmd_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
{
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 pgtable_t pgtable;
 vm_fault_t ret = 0;

 folio = vma_alloc_anon_folio_pmd(vma, vmf->address);
 if (unlikely(!folio))
  return VM_FAULT_FALLBACK;

 pgtable = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
 if (unlikely(!pgtable)) {
  ret = VM_FAULT_OOM;
  goto release;
 }

 vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd))) {
  goto unlock_release;
 } else {
  ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
  if (ret)
   goto unlock_release;

  /* Deliver the page fault to userland */
  if (userfaultfd_missing(vma)) {
   spin_unlock(vmf->ptl);
   folio_put(folio);
   pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
   ret = handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
   VM_BUG_ON(ret & VM_FAULT_FALLBACK);
   return ret;
  }
  pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, pgtable);
  map_anon_folio_pmd(folio, vmf->pmd, vma, haddr);
  mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
  deferred_split_folio(folio, false);
  spin_unlock(vmf->ptl);
 }

 return 0;
unlock_release:
 spin_unlock(vmf->ptl);
release:
 if (pgtable)
  pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
 folio_put(folio);
 return ret;

}

/*
 * always: directly stall for all thp allocations
 * defer: wake kswapd and fail if not immediately available
 * defer+madvise: wake kswapd and directly stall for MADV_HUGEPAGE, otherwise
 *   fail if not immediately available
 * madvise: directly stall for MADV_HUGEPAGE, otherwise fail if not immediately
 *     available
 * never: never stall for any thp allocation
 */
gfp_t vma_thp_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
{
 const bool vma_madvised = vma && (vma->vm_flags & VM_HUGEPAGE);

 /* Always do synchronous compaction */
 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_DIRECT_FLAG, &transparent_hugepage_flags))
  return GFP_TRANSHUGE | (vma_madvised ? 0 : __GFP_NORETRY);

 /* Kick kcompactd and fail quickly */
 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_FLAG, &transparent_hugepage_flags))
  return GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_KSWAPD_RECLAIM;

 /* Synchronous compaction if madvised, otherwise kick kcompactd */
 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_KSWAPD_OR_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags))
  return GFP_TRANSHUGE_LIGHT |
   (vma_madvised ? __GFP_DIRECT_RECLAIM :
     __GFP_KSWAPD_RECLAIM);

 /* Only do synchronous compaction if madvised */
 if (test_bit(TRANSPARENT_HUGEPAGE_DEFRAG_REQ_MADV_FLAG, &transparent_hugepage_flags))
  return GFP_TRANSHUGE_LIGHT |
         (vma_madvised ? __GFP_DIRECT_RECLAIM : 0);

 return GFP_TRANSHUGE_LIGHT;
}

/* Caller must hold page table lock. */
static void set_huge_zero_folio(pgtable_t pgtable, struct mm_struct *mm,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long haddr, pmd_t *pmd,
  struct folio *zero_folio)
{
 pmd_t entry;
 entry = folio_mk_pmd(zero_folio, vma->vm_page_prot);
 pgtable_trans_huge_deposit(mm, pmd, pgtable);
 set_pmd_at(mm, haddr, pmd, entry);
 mm_inc_nr_ptes(mm);
}

vm_fault_t do_huge_pmd_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 vm_fault_t ret;

 if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
  return VM_FAULT_FALLBACK;
 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
 if (ret)
  return ret;
 khugepaged_enter_vma(vma, vma->vm_flags);

 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
   !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm) &&
   transparent_hugepage_use_zero_page()) {
  pgtable_t pgtable;
  struct folio *zero_folio;
  vm_fault_t ret;

  pgtable = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
  if (unlikely(!pgtable))
   return VM_FAULT_OOM;
  zero_folio = mm_get_huge_zero_folio(vma->vm_mm);
  if (unlikely(!zero_folio)) {
   pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
   count_vm_event(THP_FAULT_FALLBACK);
   return VM_FAULT_FALLBACK;
  }
  vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
  ret = 0;
  if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
   ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
   if (ret) {
    spin_unlock(vmf->ptl);
    pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
   } else if (userfaultfd_missing(vma)) {
    spin_unlock(vmf->ptl);
    pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
    ret = handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
    VM_BUG_ON(ret & VM_FAULT_FALLBACK);
   } else {
    set_huge_zero_folio(pgtable, vma->vm_mm, vma,
         haddr, vmf->pmd, zero_folio);
    update_mmu_cache_pmd(vma, vmf->address, vmf->pmd);
    spin_unlock(vmf->ptl);
   }
  } else {
   spin_unlock(vmf->ptl);
   pte_free(vma->vm_mm, pgtable);
  }
  return ret;
 }

 return __do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
}

struct folio_or_pfn {
 union {
  struct folio *folio;
  unsigned long pfn;
 };
 bool is_folio;
};

static int insert_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
  pmd_t *pmd, struct folio_or_pfn fop, pgprot_t prot,
  bool write, pgtable_t pgtable)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pmd_t entry;

 lockdep_assert_held(pmd_lockptr(mm, pmd));

 if (!pmd_none(*pmd)) {
  const unsigned long pfn = fop.is_folio ? folio_pfn(fop.folio) :
       fop.pfn;

  if (write) {
   if (pmd_pfn(*pmd) != pfn) {
    WARN_ON_ONCE(!is_huge_zero_pmd(*pmd));
    return -EEXIST;
   }
   entry = pmd_mkyoung(*pmd);
   entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
   if (pmdp_set_access_flags(vma, addr, pmd, entry, 1))
    update_mmu_cache_pmd(vma, addr, pmd);
  }

  return -EEXIST;
 }

 if (fop.is_folio) {
  entry = folio_mk_pmd(fop.folio, vma->vm_page_prot);

  folio_get(fop.folio);
  folio_add_file_rmap_pmd(fop.folio, &fop.folio->page, vma);
  add_mm_counter(mm, mm_counter_file(fop.folio), HPAGE_PMD_NR);
 } else {
  entry = pmd_mkhuge(pfn_pmd(fop.pfn, prot));
  entry = pmd_mkspecial(entry);
 }
 if (write) {
  entry = pmd_mkyoung(pmd_mkdirty(entry));
  entry = maybe_pmd_mkwrite(entry, vma);
 }

 if (pgtable) {
  pgtable_trans_huge_deposit(mm, pmd, pgtable);
  mm_inc_nr_ptes(mm);
 }

 set_pmd_at(mm, addr, pmd, entry);
 update_mmu_cache_pmd(vma, addr, pmd);
 return 0;
}

/**
 * vmf_insert_pfn_pmd - insert a pmd size pfn
 * @vmf: Structure describing the fault
 * @pfn: pfn to insert
 * @write: whether it's a write fault
 *
 * Insert a pmd size pfn. See vmf_insert_pfn() for additional info.
 *
 * Return: vm_fault_t value.
 */
vm_fault_t vmf_insert_pfn_pmd(struct vm_fault *vmf, unsigned long pfn,
         bool write)
{
 unsigned long addr = vmf->address & PMD_MASK;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
 struct folio_or_pfn fop = {
  .pfn = pfn,
 };
 pgtable_t pgtable = NULL;
 spinlock_t *ptl;
 int error;

 /*
 * If we had pmd_special, we could avoid all these restrictions,
 * but we need to be consistent with PTEs and architectures that
 * can't support a 'special' bit.
 */
 BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
 BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
      (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
 BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (arch_needs_pgtable_deposit()) {
  pgtable = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
  if (!pgtable)
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

 ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 error = insert_pmd(vma, addr, vmf->pmd, fop, pgprot, write,
      pgtable);
 spin_unlock(ptl);
 if (error && pgtable)
  pte_free(vma->vm_mm, pgtable);

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_pfn_pmd);

vm_fault_t vmf_insert_folio_pmd(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
    bool write)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 unsigned long addr = vmf->address & PMD_MASK;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 struct folio_or_pfn fop = {
  .folio = folio,
  .is_folio = true,
 };
 spinlock_t *ptl;
 pgtable_t pgtable = NULL;
 int error;

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (WARN_ON_ONCE(folio_order(folio) != PMD_ORDER))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (arch_needs_pgtable_deposit()) {
  pgtable = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
  if (!pgtable)
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 ptl = pmd_lock(mm, vmf->pmd);
 error = insert_pmd(vma, addr, vmf->pmd, fop, vma->vm_page_prot,
      write, pgtable);
 spin_unlock(ptl);
 if (error && pgtable)
  pte_free(mm, pgtable);

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_folio_pmd);

#ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD
static pud_t maybe_pud_mkwrite(pud_t pud, struct vm_area_struct *vma)
{
 if (likely(vma->vm_flags & VM_WRITE))
  pud = pud_mkwrite(pud);
 return pud;
}

static void insert_pud(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
  pud_t *pud, struct folio_or_pfn fop, pgprot_t prot, bool write)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pud_t entry;

 if (!pud_none(*pud)) {
  const unsigned long pfn = fop.is_folio ? folio_pfn(fop.folio) :
       fop.pfn;

  if (write) {
   if (WARN_ON_ONCE(pud_pfn(*pud) != pfn))
    return;
   entry = pud_mkyoung(*pud);
   entry = maybe_pud_mkwrite(pud_mkdirty(entry), vma);
   if (pudp_set_access_flags(vma, addr, pud, entry, 1))
    update_mmu_cache_pud(vma, addr, pud);
  }
  return;
 }

 if (fop.is_folio) {
  entry = folio_mk_pud(fop.folio, vma->vm_page_prot);

  folio_get(fop.folio);
  folio_add_file_rmap_pud(fop.folio, &fop.folio->page, vma);
  add_mm_counter(mm, mm_counter_file(fop.folio), HPAGE_PUD_NR);
 } else {
  entry = pud_mkhuge(pfn_pud(fop.pfn, prot));
  entry = pud_mkspecial(entry);
 }
 if (write) {
  entry = pud_mkyoung(pud_mkdirty(entry));
  entry = maybe_pud_mkwrite(entry, vma);
 }
 set_pud_at(mm, addr, pud, entry);
 update_mmu_cache_pud(vma, addr, pud);
}

/**
 * vmf_insert_pfn_pud - insert a pud size pfn
 * @vmf: Structure describing the fault
 * @pfn: pfn to insert
 * @write: whether it's a write fault
 *
 * Insert a pud size pfn. See vmf_insert_pfn() for additional info.
 *
 * Return: vm_fault_t value.
 */
vm_fault_t vmf_insert_pfn_pud(struct vm_fault *vmf, unsigned long pfn,
         bool write)
{
 unsigned long addr = vmf->address & PUD_MASK;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
 struct folio_or_pfn fop = {
  .pfn = pfn,
 };
 spinlock_t *ptl;

 /*
 * If we had pud_special, we could avoid all these restrictions,
 * but we need to be consistent with PTEs and architectures that
 * can't support a 'special' bit.
 */
 BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
 BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
      (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
 BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

 ptl = pud_lock(vma->vm_mm, vmf->pud);
 insert_pud(vma, addr, vmf->pud, fop, pgprot, write);
 spin_unlock(ptl);

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_pfn_pud);

/**
 * vmf_insert_folio_pud - insert a pud size folio mapped by a pud entry
 * @vmf: Structure describing the fault
 * @folio: folio to insert
 * @write: whether it's a write fault
 *
 * Return: vm_fault_t value.
 */
vm_fault_t vmf_insert_folio_pud(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
    bool write)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 unsigned long addr = vmf->address & PUD_MASK;
 pud_t *pud = vmf->pud;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 struct folio_or_pfn fop = {
  .folio = folio,
  .is_folio = true,
 };
 spinlock_t *ptl;

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (WARN_ON_ONCE(folio_order(folio) != PUD_ORDER))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 ptl = pud_lock(mm, pud);
 insert_pud(vma, addr, vmf->pud, fop, vma->vm_page_prot, write);
 spin_unlock(ptl);

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_folio_pud);
#endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */

void touch_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
        pmd_t *pmd, bool write)
{
 pmd_t _pmd;

 _pmd = pmd_mkyoung(*pmd);
 if (write)
  _pmd = pmd_mkdirty(_pmd);
 if (pmdp_set_access_flags(vma, addr & HPAGE_PMD_MASK,
      pmd, _pmd, write))
  update_mmu_cache_pmd(vma, addr, pmd);
}

int copy_huge_pmd(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
    pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
    struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
{
 spinlock_t *dst_ptl, *src_ptl;
 struct page *src_page;
 struct folio *src_folio;
 pmd_t pmd;
 pgtable_t pgtable = NULL;
 int ret = -ENOMEM;

 pmd = pmdp_get_lockless(src_pmd);
 if (unlikely(pmd_present(pmd) && pmd_special(pmd))) {
  dst_ptl = pmd_lock(dst_mm, dst_pmd);
  src_ptl = pmd_lockptr(src_mm, src_pmd);
  spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
  /*
 * No need to recheck the pmd, it can't change with write
 * mmap lock held here.
 *
 * Meanwhile, making sure it's not a CoW VMA with writable
 * mapping, otherwise it means either the anon page wrongly
 * applied special bit, or we made the PRIVATE mapping be
 * able to wrongly write to the backend MMIO.
 */
  VM_WARN_ON_ONCE(is_cow_mapping(src_vma->vm_flags) && pmd_write(pmd));
  goto set_pmd;
 }

 /* Skip if can be re-fill on fault */
 if (!vma_is_anonymous(dst_vma))
  return 0;

 pgtable = pte_alloc_one(dst_mm);
 if (unlikely(!pgtable))
  goto out;

 dst_ptl = pmd_lock(dst_mm, dst_pmd);
 src_ptl = pmd_lockptr(src_mm, src_pmd);
 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);

 ret = -EAGAIN;
 pmd = *src_pmd;

#ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
 if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
  swp_entry_t entry = pmd_to_swp_entry(pmd);

  VM_BUG_ON(!is_pmd_migration_entry(pmd));
  if (!is_readable_migration_entry(entry)) {
   entry = make_readable_migration_entry(
       swp_offset(entry));
   pmd = swp_entry_to_pmd(entry);
   if (pmd_swp_soft_dirty(*src_pmd))
    pmd = pmd_swp_mksoft_dirty(pmd);
   if (pmd_swp_uffd_wp(*src_pmd))
    pmd = pmd_swp_mkuffd_wp(pmd);
   set_pmd_at(src_mm, addr, src_pmd, pmd);
  }
  add_mm_counter(dst_mm, MM_ANONPAGES, HPAGE_PMD_NR);
  mm_inc_nr_ptes(dst_mm);
  pgtable_trans_huge_deposit(dst_mm, dst_pmd, pgtable);
  if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
   pmd = pmd_swp_clear_uffd_wp(pmd);
  set_pmd_at(dst_mm, addr, dst_pmd, pmd);
  ret = 0;
  goto out_unlock;
 }
#endif

 if (unlikely(!pmd_trans_huge(pmd))) {
  pte_free(dst_mm, pgtable);
  goto out_unlock;
 }
 /*
 * When page table lock is held, the huge zero pmd should not be
 * under splitting since we don't split the page itself, only pmd to
 * a page table.
 */
 if (is_huge_zero_pmd(pmd)) {
  /*
 * mm_get_huge_zero_folio() will never allocate a new
 * folio here, since we already have a zero page to
 * copy. It just takes a reference.
 */
  mm_get_huge_zero_folio(dst_mm);
  goto out_zero_page;
 }

 src_page = pmd_page(pmd);
 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(src_page), src_page);
 src_folio = page_folio(src_page);

 folio_get(src_folio);
 if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_pmd(src_folio, src_page, dst_vma, src_vma))) {
  /* Page maybe pinned: split and retry the fault on PTEs. */
  folio_put(src_folio);
  pte_free(dst_mm, pgtable);
  spin_unlock(src_ptl);
  spin_unlock(dst_ptl);
  __split_huge_pmd(src_vma, src_pmd, addr, false);
  return -EAGAIN;
 }
 add_mm_counter(dst_mm, MM_ANONPAGES, HPAGE_PMD_NR);
out_zero_page:
 mm_inc_nr_ptes(dst_mm);
 pgtable_trans_huge_deposit(dst_mm, dst_pmd, pgtable);
 pmdp_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pmd);
 if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
  pmd = pmd_clear_uffd_wp(pmd);
 pmd = pmd_wrprotect(pmd);
set_pmd:
 pmd = pmd_mkold(pmd);
 set_pmd_at(dst_mm, addr, dst_pmd, pmd);

 ret = 0;
out_unlock:
 spin_unlock(src_ptl);
 spin_unlock(dst_ptl);
out:
 return ret;
}

#ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD
void touch_pud(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
        pud_t *pud, bool write)
{
 pud_t _pud;

 _pud = pud_mkyoung(*pud);
 if (write)
  _pud = pud_mkdirty(_pud);
 if (pudp_set_access_flags(vma, addr & HPAGE_PUD_MASK,
      pud, _pud, write))
  update_mmu_cache_pud(vma, addr, pud);
}

int copy_huge_pud(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
    pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
    struct vm_area_struct *vma)
{
 spinlock_t *dst_ptl, *src_ptl;
 pud_t pud;
 int ret;

 dst_ptl = pud_lock(dst_mm, dst_pud);
 src_ptl = pud_lockptr(src_mm, src_pud);
 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);

 ret = -EAGAIN;
 pud = *src_pud;
 if (unlikely(!pud_trans_huge(pud)))
  goto out_unlock;

 /*
 * TODO: once we support anonymous pages, use
 * folio_try_dup_anon_rmap_*() and split if duplicating fails.
 */
 if (is_cow_mapping(vma->vm_flags) && pud_write(pud)) {
  pudp_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pud);
  pud = pud_wrprotect(pud);
 }
 pud = pud_mkold(pud);
 set_pud_at(dst_mm, addr, dst_pud, pud);

 ret = 0;
out_unlock:
 spin_unlock(src_ptl);
 spin_unlock(dst_ptl);
 return ret;
}

void huge_pud_set_accessed(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
{
 bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;

 vmf->ptl = pud_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pud);
 if (unlikely(!pud_same(*vmf->pud, orig_pud)))
  goto unlock;

 touch_pud(vmf->vma, vmf->address, vmf->pud, write);
unlock:
 spin_unlock(vmf->ptl);
}
#endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */

void huge_pmd_set_accessed(struct vm_fault *vmf)
{
 bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;

 vmf->ptl = pmd_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd);
 if (unlikely(!pmd_same(*vmf->pmd, vmf->orig_pmd)))
  goto unlock;

 touch_pmd(vmf->vma, vmf->address, vmf->pmd, write);

unlock:
 spin_unlock(vmf->ptl);
}

static vm_fault_t do_huge_zero_wp_pmd(struct vm_fault *vmf)
{
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct mmu_notifier_range range;
 struct folio *folio;
 vm_fault_t ret = 0;

 folio = vma_alloc_anon_folio_pmd(vma, vmf->address);
 if (unlikely(!folio))
  return VM_FAULT_FALLBACK;

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm, haddr,
    haddr + HPAGE_PMD_SIZE);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 if (unlikely(!pmd_same(pmdp_get(vmf->pmd), vmf->orig_pmd)))
  goto release;
 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
 if (ret)
  goto release;
 (void)pmdp_huge_clear_flush(vma, haddr, vmf->pmd);
 map_anon_folio_pmd(folio, vmf->pmd, vma, haddr);
 goto unlock;
release:
 folio_put(folio);
unlock:
 spin_unlock(vmf->ptl);
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 return ret;
}

vm_fault_t do_huge_pmd_wp_page(struct vm_fault *vmf)
{
 const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 struct page *page;
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 pmd_t orig_pmd = vmf->orig_pmd;

 vmf->ptl = pmd_lockptr(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 VM_BUG_ON_VMA(!vma->anon_vma, vma);

 if (is_huge_zero_pmd(orig_pmd)) {
  vm_fault_t ret = do_huge_zero_wp_pmd(vmf);

  if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
   return ret;

  /* Fallback to splitting PMD if THP cannot be allocated */
  goto fallback;
 }

 spin_lock(vmf->ptl);

 if (unlikely(!pmd_same(*vmf->pmd, orig_pmd))) {
  spin_unlock(vmf->ptl);
  return 0;
 }

 page = pmd_page(orig_pmd);
 folio = page_folio(page);
 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);

 /* Early check when only holding the PT lock. */
 if (PageAnonExclusive(page))
  goto reuse;

 if (!folio_trylock(folio)) {
  folio_get(folio);
  spin_unlock(vmf->ptl);
  folio_lock(folio);
  spin_lock(vmf->ptl);
  if (unlikely(!pmd_same(*vmf->pmd, orig_pmd))) {
   spin_unlock(vmf->ptl);
   folio_unlock(folio);
   folio_put(folio);
   return 0;
  }
  folio_put(folio);
 }

 /* Recheck after temporarily dropping the PT lock. */
 if (PageAnonExclusive(page)) {
  folio_unlock(folio);
  goto reuse;
 }

 /*
 * See do_wp_page(): we can only reuse the folio exclusively if
 * there are no additional references. Note that we always drain
 * the LRU cache immediately after adding a THP.
 */
 if (folio_ref_count(folio) >
   1 + folio_test_swapcache(folio) * folio_nr_pages(folio))
  goto unlock_fallback;
 if (folio_test_swapcache(folio))
  folio_free_swap(folio);
 if (folio_ref_count(folio) == 1) {
  pmd_t entry;

  folio_move_anon_rmap(folio, vma);
  SetPageAnonExclusive(page);
  folio_unlock(folio);
reuse:
  if (unlikely(unshare)) {
   spin_unlock(vmf->ptl);
   return 0;
  }
  entry = pmd_mkyoung(orig_pmd);
  entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
  if (pmdp_set_access_flags(vma, haddr, vmf->pmd, entry, 1))
   update_mmu_cache_pmd(vma, vmf->address, vmf->pmd);
  spin_unlock(vmf->ptl);
  return 0;
 }

unlock_fallback:
 folio_unlock(folio);
 spin_unlock(vmf->ptl);
fallback:
 __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false);
 return VM_FAULT_FALLBACK;
}

static inline bool can_change_pmd_writable(struct vm_area_struct *vma,
        unsigned long addr, pmd_t pmd)
{
 struct page *page;

 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
  return false;

 /* Don't touch entries that are not even readable (NUMA hinting). */
 if (pmd_protnone(pmd))
  return false;

 /* Do we need write faults for softdirty tracking? */
 if (pmd_needs_soft_dirty_wp(vma, pmd))
  return false;

 /* Do we need write faults for uffd-wp tracking? */
 if (userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, pmd))
  return false;

 if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
  /* See can_change_pte_writable(). */
  page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);
  return page && PageAnon(page) && PageAnonExclusive(page);
 }

 /* See can_change_pte_writable(). */
 return pmd_dirty(pmd);
}

/* NUMA hinting page fault entry point for trans huge pmds */
vm_fault_t do_huge_pmd_numa_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 int nid = NUMA_NO_NODE;
 int target_nid, last_cpupid;
 pmd_t pmd, old_pmd;
 bool writable = false;
 int flags = 0;

 vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 old_pmd = pmdp_get(vmf->pmd);

 if (unlikely(!pmd_same(old_pmd, vmf->orig_pmd))) {
  spin_unlock(vmf->ptl);
  return 0;
 }

 pmd = pmd_modify(old_pmd, vma->vm_page_prot);

 /*
 * Detect now whether the PMD could be writable; this information
 * is only valid while holding the PT lock.
 */
 writable = pmd_write(pmd);
 if (!writable && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma) &&
     can_change_pmd_writable(vma, vmf->address, pmd))
  writable = true;

 folio = vm_normal_folio_pmd(vma, haddr, pmd);
 if (!folio)
  goto out_map;

 nid = folio_nid(folio);

 target_nid = numa_migrate_check(folio, vmf, haddr, &flags, writable,
     &last_cpupid);
 if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
  goto out_map;
 if (migrate_misplaced_folio_prepare(folio, vma, target_nid)) {
  flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
  goto out_map;
 }
 /* The folio is isolated and isolation code holds a folio reference. */
 spin_unlock(vmf->ptl);
 writable = false;

 if (!migrate_misplaced_folio(folio, target_nid)) {
  flags |= TNF_MIGRATED;
  nid = target_nid;
  task_numa_fault(last_cpupid, nid, HPAGE_PMD_NR, flags);
  return 0;
 }

 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
 vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 if (unlikely(!pmd_same(pmdp_get(vmf->pmd), vmf->orig_pmd))) {
  spin_unlock(vmf->ptl);
  return 0;
 }
out_map:
 /* Restore the PMD */
 pmd = pmd_modify(pmdp_get(vmf->pmd), vma->vm_page_prot);
 pmd = pmd_mkyoung(pmd);
 if (writable)
  pmd = pmd_mkwrite(pmd, vma);
 set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, pmd);
 update_mmu_cache_pmd(vma, vmf->address, vmf->pmd);
 spin_unlock(vmf->ptl);

 if (nid != NUMA_NO_NODE)
  task_numa_fault(last_cpupid, nid, HPAGE_PMD_NR, flags);
 return 0;
}

/*
 * Return true if we do MADV_FREE successfully on entire pmd page.
 * Otherwise, return false.
 */
bool madvise_free_huge_pmd(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
  pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long next)
{
 spinlock_t *ptl;
 pmd_t orig_pmd;
 struct folio *folio;
 struct mm_struct *mm = tlb->mm;
 bool ret = false;

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

 ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
 if (!ptl)
  goto out_unlocked;

 orig_pmd = *pmd;
 if (is_huge_zero_pmd(orig_pmd))
  goto out;

 if (unlikely(!pmd_present(orig_pmd))) {
  VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
      !is_pmd_migration_entry(orig_pmd));
  goto out;
 }

 folio = pmd_folio(orig_pmd);
 /*
 * If other processes are mapping this folio, we couldn't discard
 * the folio unless they all do MADV_FREE so let's skip the folio.
 */
 if (folio_maybe_mapped_shared(folio))
  goto out;

 if (!folio_trylock(folio))
  goto out;

 /*
 * If user want to discard part-pages of THP, split it so MADV_FREE
 * will deactivate only them.
 */
 if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE) {
  folio_get(folio);
  spin_unlock(ptl);
  split_folio(folio);
  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);
  goto out_unlocked;
 }

 if (folio_test_dirty(folio))
  folio_clear_dirty(folio);
 folio_unlock(folio);

 if (pmd_young(orig_pmd) || pmd_dirty(orig_pmd)) {
  pmdp_invalidate(vma, addr, pmd);
  orig_pmd = pmd_mkold(orig_pmd);
  orig_pmd = pmd_mkclean(orig_pmd);

  set_pmd_at(mm, addr, pmd, orig_pmd);
  tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmd, addr);
 }

 folio_mark_lazyfree(folio);
 ret = true;
out:
 spin_unlock(ptl);
out_unlocked:
 return ret;
}

static inline void zap_deposited_table(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
{
 pgtable_t pgtable;

 pgtable = pgtable_trans_huge_withdraw(mm, pmd);
 pte_free(mm, pgtable);
 mm_dec_nr_ptes(mm);
}

int zap_huge_pmd(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
   pmd_t *pmd, unsigned long addr)
{
 pmd_t orig_pmd;
 spinlock_t *ptl;

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

 ptl = __pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
 if (!ptl)
  return 0;
 /*
 * For architectures like ppc64 we look at deposited pgtable
 * when calling pmdp_huge_get_and_clear. So do the
 * pgtable_trans_huge_withdraw after finishing pmdp related
 * operations.
 */
 orig_pmd = pmdp_huge_get_and_clear_full(vma, addr, pmd,
      tlb->fullmm);
 arch_check_zapped_pmd(vma, orig_pmd);
 tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmd, addr);
 if (!vma_is_dax(vma) && vma_is_special_huge(vma)) {
  if (arch_needs_pgtable_deposit())
   zap_deposited_table(tlb->mm, pmd);
  spin_unlock(ptl);
 } else if (is_huge_zero_pmd(orig_pmd)) {
  if (!vma_is_dax(vma) || arch_needs_pgtable_deposit())
   zap_deposited_table(tlb->mm, pmd);
  spin_unlock(ptl);
 } else {
  struct folio *folio = NULL;
  int flush_needed = 1;

  if (pmd_present(orig_pmd)) {
   struct page *page = pmd_page(orig_pmd);

   folio = page_folio(page);
   folio_remove_rmap_pmd(folio, page, vma);
   WARN_ON_ONCE(folio_mapcount(folio) < 0);
   VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
  } else if (thp_migration_supported()) {
   swp_entry_t entry;

   VM_BUG_ON(!is_pmd_migration_entry(orig_pmd));
   entry = pmd_to_swp_entry(orig_pmd);
   folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
   flush_needed = 0;
  } else
   WARN_ONCE(1, "Non present huge pmd without pmd migration enabled!");

  if (folio_test_anon(folio)) {
   zap_deposited_table(tlb->mm, pmd);
   add_mm_counter(tlb->mm, MM_ANONPAGES, -HPAGE_PMD_NR);
  } else {
   if (arch_needs_pgtable_deposit())
    zap_deposited_table(tlb->mm, pmd);
   add_mm_counter(tlb->mm, mm_counter_file(folio),
           -HPAGE_PMD_NR);

   /*
 * Use flush_needed to indicate whether the PMD entry
 * is present, instead of checking pmd_present() again.
 */
   if (flush_needed && pmd_young(orig_pmd) &&
       likely(vma_has_recency(vma)))
    folio_mark_accessed(folio);
  }

  spin_unlock(ptl);
  if (flush_needed)
   tlb_remove_page_size(tlb, &folio->page, HPAGE_PMD_SIZE);
 }
 return 1;
}

#ifndef pmd_move_must_withdraw
static inline int pmd_move_must_withdraw(spinlock_t *new_pmd_ptl,
      spinlock_t *old_pmd_ptl,
      struct vm_area_struct *vma)
{
 /*
 * With split pmd lock we also need to move preallocated
 * PTE page table if new_pmd is on different PMD page table.
 *
 * We also don't deposit and withdraw tables for file pages.
 */
 return (new_pmd_ptl != old_pmd_ptl) && vma_is_anonymous(vma);
}
#endif

static pmd_t move_soft_dirty_pmd(pmd_t pmd)
{
#ifdef CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY
 if (unlikely(is_pmd_migration_entry(pmd)))
  pmd = pmd_swp_mksoft_dirty(pmd);
 else if (pmd_present(pmd))
  pmd = pmd_mksoft_dirty(pmd);
#endif
 return pmd;
}

static pmd_t clear_uffd_wp_pmd(pmd_t pmd)
{
 if (pmd_present(pmd))
  pmd = pmd_clear_uffd_wp(pmd);
 else if (is_swap_pmd(pmd))
  pmd = pmd_swp_clear_uffd_wp(pmd);

 return pmd;
}

bool move_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long old_addr,
    unsigned long new_addr, pmd_t *old_pmd, pmd_t *new_pmd)
{
 spinlock_t *old_ptl, *new_ptl;
 pmd_t pmd;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 bool force_flush = false;

 /*
 * The destination pmd shouldn't be established, free_pgtables()
 * should have released it; but move_page_tables() might have already
 * inserted a page table, if racing against shmem/file collapse.
 */
 if (!pmd_none(*new_pmd)) {
  VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*new_pmd));
  return false;
 }

 /*
 * We don't have to worry about the ordering of src and dst
 * ptlocks because exclusive mmap_lock prevents deadlock.
 */
 old_ptl = __pmd_trans_huge_lock(old_pmd, vma);
 if (old_ptl) {
  new_ptl = pmd_lockptr(mm, new_pmd);
  if (new_ptl != old_ptl)
   spin_lock_nested(new_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
  pmd = pmdp_huge_get_and_clear(mm, old_addr, old_pmd);
  if (pmd_present(pmd))
   force_flush = true;
  VM_BUG_ON(!pmd_none(*new_pmd));

  if (pmd_move_must_withdraw(new_ptl, old_ptl, vma)) {
   pgtable_t pgtable;
   pgtable = pgtable_trans_huge_withdraw(mm, old_pmd);
   pgtable_trans_huge_deposit(mm, new_pmd, pgtable);
  }
  pmd = move_soft_dirty_pmd(pmd);
  if (vma_has_uffd_without_event_remap(vma))
   pmd = clear_uffd_wp_pmd(pmd);
  set_pmd_at(mm, new_addr, new_pmd, pmd);
  if (force_flush)
   flush_pmd_tlb_range(vma, old_addr, old_addr + PMD_SIZE);
  if (new_ptl != old_ptl)
   spin_unlock(new_ptl);
  spin_unlock(old_ptl);
  return true;
 }
 return false;
}

/*
 * Returns
 *  - 0 if PMD could not be locked
 *  - 1 if PMD was locked but protections unchanged and TLB flush unnecessary
 *      or if prot_numa but THP migration is not supported
 *  - HPAGE_PMD_NR if protections changed and TLB flush necessary
 */
int change_huge_pmd(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
      pmd_t *pmd, unsigned long addr, pgprot_t newprot,
      unsigned long cp_flags)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 spinlock_t *ptl;
 pmd_t oldpmd, entry;
 bool prot_numa = cp_flags & MM_CP_PROT_NUMA;
 bool uffd_wp = cp_flags & MM_CP_UFFD_WP;
 bool uffd_wp_resolve = cp_flags & MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE;
 int ret = 1;

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

 if (prot_numa && !thp_migration_supported())
  return 1;

 ptl = __pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
 if (!ptl)
  return 0;

#ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
 if (is_swap_pmd(*pmd)) {
  swp_entry_t entry = pmd_to_swp_entry(*pmd);
  struct folio *folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
  pmd_t newpmd;

  VM_BUG_ON(!is_pmd_migration_entry(*pmd));
  if (is_writable_migration_entry(entry)) {
   /*
 * A protection check is difficult so
 * just be safe and disable write
 */
   if (folio_test_anon(folio))
    entry = make_readable_exclusive_migration_entry(swp_offset(entry));
   else
    entry = make_readable_migration_entry(swp_offset(entry));
   newpmd = swp_entry_to_pmd(entry);
   if (pmd_swp_soft_dirty(*pmd))
    newpmd = pmd_swp_mksoft_dirty(newpmd);
  } else {
   newpmd = *pmd;
  }

  if (uffd_wp)
   newpmd = pmd_swp_mkuffd_wp(newpmd);
  else if (uffd_wp_resolve)
   newpmd = pmd_swp_clear_uffd_wp(newpmd);
  if (!pmd_same(*pmd, newpmd))
   set_pmd_at(mm, addr, pmd, newpmd);
  goto unlock;
 }
#endif

 if (prot_numa) {
  struct folio *folio;
  bool toptier;
  /*
 * Avoid trapping faults against the zero page. The read-only
 * data is likely to be read-cached on the local CPU and
 * local/remote hits to the zero page are not interesting.
 */
--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------