72b0ff0d4bae1e7be5c1f5963e2d7a4bbc7a05c0
[linux-block.git] / mm / page-writeback.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/page-writeback.c
4  *
5  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
6  * Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
7  *
8  * Contains functions related to writing back dirty pages at the
9  * address_space level.
10  *
11  * 10Apr2002    Andrew Morton
12  *              Initial version
13  */
14
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/math64.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/fs.h>
20 #include <linux/mm.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/writeback.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/backing-dev.h>
27 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/mpage.h>
30 #include <linux/rmap.h>
31 #include <linux/percpu.h>
32 #include <linux/smp.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/syscalls.h>
36 #include <linux/pagevec.h>
37 #include <linux/timer.h>
38 #include <linux/sched/rt.h>
39 #include <linux/sched/signal.h>
40 #include <linux/mm_inline.h>
41 #include <trace/events/writeback.h>
42
43 #include "internal.h"
44 #include "swap.h"
45
46 /*
47  * Sleep at most 200ms at a time in balance_dirty_pages().
48  */
49 #define MAX_PAUSE               max(HZ/5, 1)
50
51 /*
52  * Try to keep balance_dirty_pages() call intervals higher than this many pages
53  * by raising pause time to max_pause when falls below it.
54  */
55 #define DIRTY_POLL_THRESH       (128 >> (PAGE_SHIFT - 10))
56
57 /*
58  * Estimate write bandwidth or update dirty limit at 200ms intervals.
59  */
60 #define BANDWIDTH_INTERVAL      max(HZ/5, 1)
61
62 #define RATELIMIT_CALC_SHIFT    10
63
64 /*
65  * After a CPU has dirtied this many pages, balance_dirty_pages_ratelimited
66  * will look to see if it needs to force writeback or throttling.
67  */
68 static long ratelimit_pages = 32;
69
70 /* The following parameters are exported via /proc/sys/vm */
71
72 /*
73  * Start background writeback (via writeback threads) at this percentage
74  */
75 static int dirty_background_ratio = 10;
76
77 /*
78  * dirty_background_bytes starts at 0 (disabled) so that it is a function of
79  * dirty_background_ratio * the amount of dirtyable memory
80  */
81 static unsigned long dirty_background_bytes;
82
83 /*
84  * free highmem will not be subtracted from the total free memory
85  * for calculating free ratios if vm_highmem_is_dirtyable is true
86  */
87 static int vm_highmem_is_dirtyable;
88
89 /*
90  * The generator of dirty data starts writeback at this percentage
91  */
92 static int vm_dirty_ratio = 20;
93
94 /*
95  * vm_dirty_bytes starts at 0 (disabled) so that it is a function of
96  * vm_dirty_ratio * the amount of dirtyable memory
97  */
98 static unsigned long vm_dirty_bytes;
99
100 /*
101  * The interval between `kupdate'-style writebacks
102  */
103 unsigned int dirty_writeback_interval = 5 * 100; /* centiseconds */
104
105 EXPORT_SYMBOL_GPL(dirty_writeback_interval);
106
107 /*
108  * The longest time for which data is allowed to remain dirty
109  */
110 unsigned int dirty_expire_interval = 30 * 100; /* centiseconds */
111
112 /*
113  * Flag that puts the machine in "laptop mode". Doubles as a timeout in jiffies:
114  * a full sync is triggered after this time elapses without any disk activity.
115  */
116 int laptop_mode;
117
118 EXPORT_SYMBOL(laptop_mode);
119
120 /* End of sysctl-exported parameters */
121
122 struct wb_domain global_wb_domain;
123
124 /*
125  * Length of period for aging writeout fractions of bdis. This is an
126  * arbitrarily chosen number. The longer the period, the slower fractions will
127  * reflect changes in current writeout rate.
128  */
129 #define VM_COMPLETIONS_PERIOD_LEN (3*HZ)
130
131 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
132
133 #define GDTC_INIT(__wb)         .wb = (__wb),                           \
134                                 .dom = &global_wb_domain,               \
135                                 .wb_completions = &(__wb)->completions
136
137 #define GDTC_INIT_NO_WB         .dom = &global_wb_domain
138
139 #define MDTC_INIT(__wb, __gdtc) .wb = (__wb),                           \
140                                 .dom = mem_cgroup_wb_domain(__wb),      \
141                                 .wb_completions = &(__wb)->memcg_completions, \
142                                 .gdtc = __gdtc
143
144 static bool mdtc_valid(struct dirty_throttle_control *dtc)
145 {
146         return dtc->dom;
147 }
148
149 static struct wb_domain *dtc_dom(struct dirty_throttle_control *dtc)
150 {
151         return dtc->dom;
152 }
153
154 static struct dirty_throttle_control *mdtc_gdtc(struct dirty_throttle_control *mdtc)
155 {
156         return mdtc->gdtc;
157 }
158
159 static struct fprop_local_percpu *wb_memcg_completions(struct bdi_writeback *wb)
160 {
161         return &wb->memcg_completions;
162 }
163
164 static void wb_min_max_ratio(struct bdi_writeback *wb,
165                              unsigned long *minp, unsigned long *maxp)
166 {
167         unsigned long this_bw = READ_ONCE(wb->avg_write_bandwidth);
168         unsigned long tot_bw = atomic_long_read(&wb->bdi->tot_write_bandwidth);
169         unsigned long long min = wb->bdi->min_ratio;
170         unsigned long long max = wb->bdi->max_ratio;
171
172         /*
173          * @wb may already be clean by the time control reaches here and
174          * the total may not include its bw.
175          */
176         if (this_bw < tot_bw) {
177                 if (min) {
178                         min *= this_bw;
179                         min = div64_ul(min, tot_bw);
180                 }
181                 if (max < 100 * BDI_RATIO_SCALE) {
182                         max *= this_bw;
183                         max = div64_ul(max, tot_bw);
184                 }
185         }
186
187         *minp = min;
188         *maxp = max;
189 }
190
191 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
192
193 #define GDTC_INIT(__wb)         .wb = (__wb),                           \
194                                 .wb_completions = &(__wb)->completions
195 #define GDTC_INIT_NO_WB
196 #define MDTC_INIT(__wb, __gdtc)
197
198 static bool mdtc_valid(struct dirty_throttle_control *dtc)
199 {
200         return false;
201 }
202
203 static struct wb_domain *dtc_dom(struct dirty_throttle_control *dtc)
204 {
205         return &global_wb_domain;
206 }
207
208 static struct dirty_throttle_control *mdtc_gdtc(struct dirty_throttle_control *mdtc)
209 {
210         return NULL;
211 }
212
213 static struct fprop_local_percpu *wb_memcg_completions(struct bdi_writeback *wb)
214 {
215         return NULL;
216 }
217
218 static void wb_min_max_ratio(struct bdi_writeback *wb,
219                              unsigned long *minp, unsigned long *maxp)
220 {
221         *minp = wb->bdi->min_ratio;
222         *maxp = wb->bdi->max_ratio;
223 }
224
225 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
226
227 /*
228  * In a memory zone, there is a certain amount of pages we consider
229  * available for the page cache, which is essentially the number of
230  * free and reclaimable pages, minus some zone reserves to protect
231  * lowmem and the ability to uphold the zone's watermarks without
232  * requiring writeback.
233  *
234  * This number of dirtyable pages is the base value of which the
235  * user-configurable dirty ratio is the effective number of pages that
236  * are allowed to be actually dirtied.  Per individual zone, or
237  * globally by using the sum of dirtyable pages over all zones.
238  *
239  * Because the user is allowed to specify the dirty limit globally as
240  * absolute number of bytes, calculating the per-zone dirty limit can
241  * require translating the configured limit into a percentage of
242  * global dirtyable memory first.
243  */
244
245 /**
246  * node_dirtyable_memory - number of dirtyable pages in a node
247  * @pgdat: the node
248  *
249  * Return: the node's number of pages potentially available for dirty
250  * page cache.  This is the base value for the per-node dirty limits.
251  */
252 static unsigned long node_dirtyable_memory(struct pglist_data *pgdat)
253 {
254         unsigned long nr_pages = 0;
255         int z;
256
257         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
258                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
259
260                 if (!populated_zone(zone))
261                         continue;
262
263                 nr_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
264         }
265
266         /*
267          * Pages reserved for the kernel should not be considered
268          * dirtyable, to prevent a situation where reclaim has to
269          * clean pages in order to balance the zones.
270          */
271         nr_pages -= min(nr_pages, pgdat->totalreserve_pages);
272
273         nr_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
274         nr_pages += node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
275
276         return nr_pages;
277 }
278
279 static unsigned long highmem_dirtyable_memory(unsigned long total)
280 {
281 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
282         int node;
283         unsigned long x = 0;
284         int i;
285
286         for_each_node_state(node, N_HIGH_MEMORY) {
287                 for (i = ZONE_NORMAL + 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
288                         struct zone *z;
289                         unsigned long nr_pages;
290
291                         if (!is_highmem_idx(i))
292                                 continue;
293
294                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[i];
295                         if (!populated_zone(z))
296                                 continue;
297
298                         nr_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
299                         /* watch for underflows */
300                         nr_pages -= min(nr_pages, high_wmark_pages(z));
301                         nr_pages += zone_page_state(z, NR_ZONE_INACTIVE_FILE);
302                         nr_pages += zone_page_state(z, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
303                         x += nr_pages;
304                 }
305         }
306
307         /*
308          * Make sure that the number of highmem pages is never larger
309          * than the number of the total dirtyable memory. This can only
310          * occur in very strange VM situations but we want to make sure
311          * that this does not occur.
312          */
313         return min(x, total);
314 #else
315         return 0;
316 #endif
317 }
318
319 /**
320  * global_dirtyable_memory - number of globally dirtyable pages
321  *
322  * Return: the global number of pages potentially available for dirty
323  * page cache.  This is the base value for the global dirty limits.
324  */
325 static unsigned long global_dirtyable_memory(void)
326 {
327         unsigned long x;
328
329         x = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
330         /*
331          * Pages reserved for the kernel should not be considered
332          * dirtyable, to prevent a situation where reclaim has to
333          * clean pages in order to balance the zones.
334          */
335         x -= min(x, totalreserve_pages);
336
337         x += global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
338         x += global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE);
339
340         if (!vm_highmem_is_dirtyable)
341                 x -= highmem_dirtyable_memory(x);
342
343         return x + 1;   /* Ensure that we never return 0 */
344 }
345
346 /**
347  * domain_dirty_limits - calculate thresh and bg_thresh for a wb_domain
348  * @dtc: dirty_throttle_control of interest
349  *
350  * Calculate @dtc->thresh and ->bg_thresh considering
351  * vm_dirty_{bytes|ratio} and dirty_background_{bytes|ratio}.  The caller
352  * must ensure that @dtc->avail is set before calling this function.  The
353  * dirty limits will be lifted by 1/4 for real-time tasks.
354  */
355 static void domain_dirty_limits(struct dirty_throttle_control *dtc)
356 {
357         const unsigned long available_memory = dtc->avail;
358         struct dirty_throttle_control *gdtc = mdtc_gdtc(dtc);
359         unsigned long bytes = vm_dirty_bytes;
360         unsigned long bg_bytes = dirty_background_bytes;
361         /* convert ratios to per-PAGE_SIZE for higher precision */
362         unsigned long ratio = (vm_dirty_ratio * PAGE_SIZE) / 100;
363         unsigned long bg_ratio = (dirty_background_ratio * PAGE_SIZE) / 100;
364         unsigned long thresh;
365         unsigned long bg_thresh;
366         struct task_struct *tsk;
367
368         /* gdtc is !NULL iff @dtc is for memcg domain */
369         if (gdtc) {
370                 unsigned long global_avail = gdtc->avail;
371
372                 /*
373                  * The byte settings can't be applied directly to memcg
374                  * domains.  Convert them to ratios by scaling against
375                  * globally available memory.  As the ratios are in
376                  * per-PAGE_SIZE, they can be obtained by dividing bytes by
377                  * number of pages.
378                  */
379                 if (bytes)
380                         ratio = min(DIV_ROUND_UP(bytes, global_avail),
381                                     PAGE_SIZE);
382                 if (bg_bytes)
383                         bg_ratio = min(DIV_ROUND_UP(bg_bytes, global_avail),
384                                        PAGE_SIZE);
385                 bytes = bg_bytes = 0;
386         }
387
388         if (bytes)
389                 thresh = DIV_ROUND_UP(bytes, PAGE_SIZE);
390         else
391                 thresh = (ratio * available_memory) / PAGE_SIZE;
392
393         if (bg_bytes)
394                 bg_thresh = DIV_ROUND_UP(bg_bytes, PAGE_SIZE);
395         else
396                 bg_thresh = (bg_ratio * available_memory) / PAGE_SIZE;
397
398         tsk = current;
399         if (rt_or_dl_task(tsk)) {
400                 bg_thresh += bg_thresh / 4 + global_wb_domain.dirty_limit / 32;
401                 thresh += thresh / 4 + global_wb_domain.dirty_limit / 32;
402         }
403         /*
404          * Dirty throttling logic assumes the limits in page units fit into
405          * 32-bits. This gives 16TB dirty limits max which is hopefully enough.
406          */
407         if (thresh > UINT_MAX)
408                 thresh = UINT_MAX;
409         /* This makes sure bg_thresh is within 32-bits as well */
410         if (bg_thresh >= thresh)
411                 bg_thresh = thresh / 2;
412         dtc->thresh = thresh;
413         dtc->bg_thresh = bg_thresh;
414
415         /* we should eventually report the domain in the TP */
416         if (!gdtc)
417                 trace_global_dirty_state(bg_thresh, thresh);
418 }
419
420 /**
421  * global_dirty_limits - background-writeback and dirty-throttling thresholds
422  * @pbackground: out parameter for bg_thresh
423  * @pdirty: out parameter for thresh
424  *
425  * Calculate bg_thresh and thresh for global_wb_domain.  See
426  * domain_dirty_limits() for details.
427  */
428 void global_dirty_limits(unsigned long *pbackground, unsigned long *pdirty)
429 {
430         struct dirty_throttle_control gdtc = { GDTC_INIT_NO_WB };
431
432         gdtc.avail = global_dirtyable_memory();
433         domain_dirty_limits(&gdtc);
434
435         *pbackground = gdtc.bg_thresh;
436         *pdirty = gdtc.thresh;
437 }
438
439 /**
440  * node_dirty_limit - maximum number of dirty pages allowed in a node
441  * @pgdat: the node
442  *
443  * Return: the maximum number of dirty pages allowed in a node, based
444  * on the node's dirtyable memory.
445  */
446 static unsigned long node_dirty_limit(struct pglist_data *pgdat)
447 {
448         unsigned long node_memory = node_dirtyable_memory(pgdat);
449         struct task_struct *tsk = current;
450         unsigned long dirty;
451
452         if (vm_dirty_bytes)
453                 dirty = DIV_ROUND_UP(vm_dirty_bytes, PAGE_SIZE) *
454                         node_memory / global_dirtyable_memory();
455         else
456                 dirty = vm_dirty_ratio * node_memory / 100;
457
458         if (rt_or_dl_task(tsk))
459                 dirty += dirty / 4;
460
461         /*
462          * Dirty throttling logic assumes the limits in page units fit into
463          * 32-bits. This gives 16TB dirty limits max which is hopefully enough.
464          */
465         return min_t(unsigned long, dirty, UINT_MAX);
466 }
467
468 /**
469  * node_dirty_ok - tells whether a node is within its dirty limits
470  * @pgdat: the node to check
471  *
472  * Return: %true when the dirty pages in @pgdat are within the node's
473  * dirty limit, %false if the limit is exceeded.
474  */
475 bool node_dirty_ok(struct pglist_data *pgdat)
476 {
477         unsigned long limit = node_dirty_limit(pgdat);
478         unsigned long nr_pages = 0;
479
480         nr_pages += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
481         nr_pages += node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK);
482
483         return nr_pages <= limit;
484 }
485
486 #ifdef CONFIG_SYSCTL
487 static int dirty_background_ratio_handler(const struct ctl_table *table, int write,
488                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
489 {
490         int ret;
491
492         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
493         if (ret == 0 && write)
494                 dirty_background_bytes = 0;
495         return ret;
496 }
497
498 static int dirty_background_bytes_handler(const struct ctl_table *table, int write,
499                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
500 {
501         int ret;
502         unsigned long old_bytes = dirty_background_bytes;
503
504         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
505         if (ret == 0 && write) {
506                 if (DIV_ROUND_UP(dirty_background_bytes, PAGE_SIZE) >
507                                                                 UINT_MAX) {
508                         dirty_background_bytes = old_bytes;
509                         return -ERANGE;
510                 }
511                 dirty_background_ratio = 0;
512         }
513         return ret;
514 }
515
516 static int dirty_ratio_handler(const struct ctl_table *table, int write, void *buffer,
517                 size_t *lenp, loff_t *ppos)
518 {
519         int old_ratio = vm_dirty_ratio;
520         int ret;
521
522         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
523         if (ret == 0 && write && vm_dirty_ratio != old_ratio) {
524                 vm_dirty_bytes = 0;
525                 writeback_set_ratelimit();
526         }
527         return ret;
528 }
529
530 static int dirty_bytes_handler(const struct ctl_table *table, int write,
531                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
532 {
533         unsigned long old_bytes = vm_dirty_bytes;
534         int ret;
535
536         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
537         if (ret == 0 && write && vm_dirty_bytes != old_bytes) {
538                 if (DIV_ROUND_UP(vm_dirty_bytes, PAGE_SIZE) > UINT_MAX) {
539                         vm_dirty_bytes = old_bytes;
540                         return -ERANGE;
541                 }
542                 writeback_set_ratelimit();
543                 vm_dirty_ratio = 0;
544         }
545         return ret;
546 }
547 #endif
548
549 static unsigned long wp_next_time(unsigned long cur_time)
550 {
551         cur_time += VM_COMPLETIONS_PERIOD_LEN;
552         /* 0 has a special meaning... */
553         if (!cur_time)
554                 return 1;
555         return cur_time;
556 }
557
558 static void wb_domain_writeout_add(struct wb_domain *dom,
559                                    struct fprop_local_percpu *completions,
560                                    unsigned int max_prop_frac, long nr)
561 {
562         __fprop_add_percpu_max(&dom->completions, completions,
563                                max_prop_frac, nr);
564         /* First event after period switching was turned off? */
565         if (unlikely(!dom->period_time)) {
566                 /*
567                  * We can race with other wb_domain_writeout_add calls here but
568                  * it does not cause any harm since the resulting time when
569                  * timer will fire and what is in writeout_period_time will be
570                  * roughly the same.
571                  */
572                 dom->period_time = wp_next_time(jiffies);
573                 mod_timer(&dom->period_timer, dom->period_time);
574         }
575 }
576
577 /*
578  * Increment @wb's writeout completion count and the global writeout
579  * completion count. Called from __folio_end_writeback().
580  */
581 static inline void __wb_writeout_add(struct bdi_writeback *wb, long nr)
582 {
583         struct wb_domain *cgdom;
584
585         wb_stat_mod(wb, WB_WRITTEN, nr);
586         wb_domain_writeout_add(&global_wb_domain, &wb->completions,
587                                wb->bdi->max_prop_frac, nr);
588
589         cgdom = mem_cgroup_wb_domain(wb);
590         if (cgdom)
591                 wb_domain_writeout_add(cgdom, wb_memcg_completions(wb),
592                                        wb->bdi->max_prop_frac, nr);
593 }
594
595 void wb_writeout_inc(struct bdi_writeback *wb)
596 {
597         unsigned long flags;
598
599         local_irq_save(flags);
600         __wb_writeout_add(wb, 1);
601         local_irq_restore(flags);
602 }
603 EXPORT_SYMBOL_GPL(wb_writeout_inc);
604
605 /*
606  * On idle system, we can be called long after we scheduled because we use
607  * deferred timers so count with missed periods.
608  */
609 static void writeout_period(struct timer_list *t)
610 {
611         struct wb_domain *dom = timer_container_of(dom, t, period_timer);
612         int miss_periods = (jiffies - dom->period_time) /
613                                                  VM_COMPLETIONS_PERIOD_LEN;
614
615         if (fprop_new_period(&dom->completions, miss_periods + 1)) {
616                 dom->period_time = wp_next_time(dom->period_time +
617                                 miss_periods * VM_COMPLETIONS_PERIOD_LEN);
618                 mod_timer(&dom->period_timer, dom->period_time);
619         } else {
620                 /*
621                  * Aging has zeroed all fractions. Stop wasting CPU on period
622                  * updates.
623                  */
624                 dom->period_time = 0;
625         }
626 }
627
628 int wb_domain_init(struct wb_domain *dom, gfp_t gfp)
629 {
630         memset(dom, 0, sizeof(*dom));
631
632         spin_lock_init(&dom->lock);
633
634         timer_setup(&dom->period_timer, writeout_period, TIMER_DEFERRABLE);
635
636         dom->dirty_limit_tstamp = jiffies;
637
638         return fprop_global_init(&dom->completions, gfp);
639 }
640
641 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
642 void wb_domain_exit(struct wb_domain *dom)
643 {
644         timer_delete_sync(&dom->period_timer);
645         fprop_global_destroy(&dom->completions);
646 }
647 #endif
648
649 /*
650  * bdi_min_ratio keeps the sum of the minimum dirty shares of all
651  * registered backing devices, which, for obvious reasons, can not
652  * exceed 100%.
653  */
654 static unsigned int bdi_min_ratio;
655
656 static int bdi_check_pages_limit(unsigned long pages)
657 {
658         unsigned long max_dirty_pages = global_dirtyable_memory();
659
660         if (pages > max_dirty_pages)
661                 return -EINVAL;
662
663         return 0;
664 }
665
666 static unsigned long bdi_ratio_from_pages(unsigned long pages)
667 {
668         unsigned long background_thresh;
669         unsigned long dirty_thresh;
670         unsigned long ratio;
671
672         global_dirty_limits(&background_thresh, &dirty_thresh);
673         if (!dirty_thresh)
674                 return -EINVAL;
675         ratio = div64_u64(pages * 100ULL * BDI_RATIO_SCALE, dirty_thresh);
676
677         return ratio;
678 }
679
680 static u64 bdi_get_bytes(unsigned int ratio)
681 {
682         unsigned long background_thresh;
683         unsigned long dirty_thresh;
684         u64 bytes;
685
686         global_dirty_limits(&background_thresh, &dirty_thresh);
687         bytes = (dirty_thresh * PAGE_SIZE * ratio) / BDI_RATIO_SCALE / 100;
688
689         return bytes;
690 }
691
692 static int __bdi_set_min_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int min_ratio)
693 {
694         unsigned int delta;
695         int ret = 0;
696
697         if (min_ratio > 100 * BDI_RATIO_SCALE)
698                 return -EINVAL;
699
700         spin_lock_bh(&bdi_lock);
701         if (min_ratio > bdi->max_ratio) {
702                 ret = -EINVAL;
703         } else {
704                 if (min_ratio < bdi->min_ratio) {
705                         delta = bdi->min_ratio - min_ratio;
706                         bdi_min_ratio -= delta;
707                         bdi->min_ratio = min_ratio;
708                 } else {
709                         delta = min_ratio - bdi->min_ratio;
710                         if (bdi_min_ratio + delta < 100 * BDI_RATIO_SCALE) {
711                                 bdi_min_ratio += delta;
712                                 bdi->min_ratio = min_ratio;
713                         } else {
714                                 ret = -EINVAL;
715                         }
716                 }
717         }
718         spin_unlock_bh(&bdi_lock);
719
720         return ret;
721 }
722
723 static int __bdi_set_max_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int max_ratio)
724 {
725         int ret = 0;
726
727         if (max_ratio > 100 * BDI_RATIO_SCALE)
728                 return -EINVAL;
729
730         spin_lock_bh(&bdi_lock);
731         if (bdi->min_ratio > max_ratio) {
732                 ret = -EINVAL;
733         } else {
734                 bdi->max_ratio = max_ratio;
735                 bdi->max_prop_frac = (FPROP_FRAC_BASE * max_ratio) /
736                                                 (100 * BDI_RATIO_SCALE);
737         }
738         spin_unlock_bh(&bdi_lock);
739
740         return ret;
741 }
742
743 int bdi_set_min_ratio_no_scale(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int min_ratio)
744 {
745         return __bdi_set_min_ratio(bdi, min_ratio);
746 }
747
748 int bdi_set_max_ratio_no_scale(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int max_ratio)
749 {
750         return __bdi_set_max_ratio(bdi, max_ratio);
751 }
752
753 int bdi_set_min_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int min_ratio)
754 {
755         return __bdi_set_min_ratio(bdi, min_ratio * BDI_RATIO_SCALE);
756 }
757
758 int bdi_set_max_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int max_ratio)
759 {
760         return __bdi_set_max_ratio(bdi, max_ratio * BDI_RATIO_SCALE);
761 }
762 EXPORT_SYMBOL(bdi_set_max_ratio);
763
764 u64 bdi_get_min_bytes(struct backing_dev_info *bdi)
765 {
766         return bdi_get_bytes(bdi->min_ratio);
767 }
768
769 int bdi_set_min_bytes(struct backing_dev_info *bdi, u64 min_bytes)
770 {
771         int ret;
772         unsigned long pages = min_bytes >> PAGE_SHIFT;
773         long min_ratio;
774
775         ret = bdi_check_pages_limit(pages);
776         if (ret)
777                 return ret;
778
779         min_ratio = bdi_ratio_from_pages(pages);
780         if (min_ratio < 0)
781                 return min_ratio;
782         return __bdi_set_min_ratio(bdi, min_ratio);
783 }
784
785 u64 bdi_get_max_bytes(struct backing_dev_info *bdi)
786 {
787         return bdi_get_bytes(bdi->max_ratio);
788 }
789
790 int bdi_set_max_bytes(struct backing_dev_info *bdi, u64 max_bytes)
791 {
792         int ret;
793         unsigned long pages = max_bytes >> PAGE_SHIFT;
794         long max_ratio;
795
796         ret = bdi_check_pages_limit(pages);
797         if (ret)
798                 return ret;
799
800         max_ratio = bdi_ratio_from_pages(pages);
801         if (max_ratio < 0)
802                 return max_ratio;
803         return __bdi_set_max_ratio(bdi, max_ratio);
804 }
805
806 int bdi_set_strict_limit(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int strict_limit)
807 {
808         if (strict_limit > 1)
809                 return -EINVAL;
810
811         spin_lock_bh(&bdi_lock);
812         if (strict_limit)
813                 bdi->capabilities |= BDI_CAP_STRICTLIMIT;
814         else
815                 bdi->capabilities &= ~BDI_CAP_STRICTLIMIT;
816         spin_unlock_bh(&bdi_lock);
817
818         return 0;
819 }
820
821 static unsigned long dirty_freerun_ceiling(unsigned long thresh,
822                                            unsigned long bg_thresh)
823 {
824         return (thresh + bg_thresh) / 2;
825 }
826
827 static unsigned long hard_dirty_limit(struct wb_domain *dom,
828                                       unsigned long thresh)
829 {
830         return max(thresh, dom->dirty_limit);
831 }
832
833 /*
834  * Memory which can be further allocated to a memcg domain is capped by
835  * system-wide clean memory excluding the amount being used in the domain.
836  */
837 static void mdtc_calc_avail(struct dirty_throttle_control *mdtc,
838                             unsigned long filepages, unsigned long headroom)
839 {
840         struct dirty_throttle_control *gdtc = mdtc_gdtc(mdtc);
841         unsigned long clean = filepages - min(filepages, mdtc->dirty);
842         unsigned long global_clean = gdtc->avail - min(gdtc->avail, gdtc->dirty);
843         unsigned long other_clean = global_clean - min(global_clean, clean);
844
845         mdtc->avail = filepages + min(headroom, other_clean);
846 }
847
848 static inline bool dtc_is_global(struct dirty_throttle_control *dtc)
849 {
850         return mdtc_gdtc(dtc) == NULL;
851 }
852
853 /*
854  * Dirty background will ignore pages being written as we're trying to
855  * decide whether to put more under writeback.
856  */
857 static void domain_dirty_avail(struct dirty_throttle_control *dtc,
858                                bool include_writeback)
859 {
860         if (dtc_is_global(dtc)) {
861                 dtc->avail = global_dirtyable_memory();
862                 dtc->dirty = global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY);
863                 if (include_writeback)
864                         dtc->dirty += global_node_page_state(NR_WRITEBACK);
865         } else {
866                 unsigned long filepages = 0, headroom = 0, writeback = 0;
867
868                 mem_cgroup_wb_stats(dtc->wb, &filepages, &headroom, &dtc->dirty,
869                                     &writeback);
870                 if (include_writeback)
871                         dtc->dirty += writeback;
872                 mdtc_calc_avail(dtc, filepages, headroom);
873         }
874 }
875
876 /**
877  * __wb_calc_thresh - @wb's share of dirty threshold
878  * @dtc: dirty_throttle_context of interest
879  * @thresh: dirty throttling or dirty background threshold of wb_domain in @dtc
880  *
881  * Note that balance_dirty_pages() will only seriously take dirty throttling
882  * threshold as a hard limit when sleeping max_pause per page is not enough
883  * to keep the dirty pages under control. For example, when the device is
884  * completely stalled due to some error conditions, or when there are 1000
885  * dd tasks writing to a slow 10MB/s USB key.
886  * In the other normal situations, it acts more gently by throttling the tasks
887  * more (rather than completely block them) when the wb dirty pages go high.
888  *
889  * It allocates high/low dirty limits to fast/slow devices, in order to prevent
890  * - starving fast devices
891  * - piling up dirty pages (that will take long time to sync) on slow devices
892  *
893  * The wb's share of dirty limit will be adapting to its throughput and
894  * bounded by the bdi->min_ratio and/or bdi->max_ratio parameters, if set.
895  *
896  * Return: @wb's dirty limit in pages. For dirty throttling limit, the term
897  * "dirty" in the context of dirty balancing includes all PG_dirty and
898  * PG_writeback pages.
899  */
900 static unsigned long __wb_calc_thresh(struct dirty_throttle_control *dtc,
901                                       unsigned long thresh)
902 {
903         struct wb_domain *dom = dtc_dom(dtc);
904         struct bdi_writeback *wb = dtc->wb;
905         u64 wb_thresh;
906         u64 wb_max_thresh;
907         unsigned long numerator, denominator;
908         unsigned long wb_min_ratio, wb_max_ratio;
909
910         /*
911          * Calculate this wb's share of the thresh ratio.
912          */
913         fprop_fraction_percpu(&dom->completions, dtc->wb_completions,
914                               &numerator, &denominator);
915
916         wb_thresh = (thresh * (100 * BDI_RATIO_SCALE - bdi_min_ratio)) / (100 * BDI_RATIO_SCALE);
917         wb_thresh *= numerator;
918         wb_thresh = div64_ul(wb_thresh, denominator);
919
920         wb_min_max_ratio(wb, &wb_min_ratio, &wb_max_ratio);
921
922         wb_thresh += (thresh * wb_min_ratio) / (100 * BDI_RATIO_SCALE);
923
924         /*
925          * It's very possible that wb_thresh is close to 0 not because the
926          * device is slow, but that it has remained inactive for long time.
927          * Honour such devices a reasonable good (hopefully IO efficient)
928          * threshold, so that the occasional writes won't be blocked and active
929          * writes can rampup the threshold quickly.
930          */
931         if (thresh > dtc->dirty) {
932                 if (unlikely(wb->bdi->capabilities & BDI_CAP_STRICTLIMIT))
933                         wb_thresh = max(wb_thresh, (thresh - dtc->dirty) / 100);
934                 else
935                         wb_thresh = max(wb_thresh, (thresh - dtc->dirty) / 8);
936         }
937
938         wb_max_thresh = thresh * wb_max_ratio / (100 * BDI_RATIO_SCALE);
939         if (wb_thresh > wb_max_thresh)
940                 wb_thresh = wb_max_thresh;
941
942         return wb_thresh;
943 }
944
945 unsigned long wb_calc_thresh(struct bdi_writeback *wb, unsigned long thresh)
946 {
947         struct dirty_throttle_control gdtc = { GDTC_INIT(wb) };
948
949         domain_dirty_avail(&gdtc, true);
950         return __wb_calc_thresh(&gdtc, thresh);
951 }
952
953 unsigned long cgwb_calc_thresh(struct bdi_writeback *wb)
954 {
955         struct dirty_throttle_control gdtc = { GDTC_INIT_NO_WB };
956         struct dirty_throttle_control mdtc = { MDTC_INIT(wb, &gdtc) };
957
958         domain_dirty_avail(&gdtc, true);
959         domain_dirty_avail(&mdtc, true);
960         domain_dirty_limits(&mdtc);
961
962         return __wb_calc_thresh(&mdtc, mdtc.thresh);
963 }
964
965 /*
966  *                           setpoint - dirty 3
967  *        f(dirty) := 1.0 + (----------------)
968  *                           limit - setpoint
969  *
970  * it's a 3rd order polynomial that subjects to
971  *
972  * (1) f(freerun)  = 2.0 => rampup dirty_ratelimit reasonably fast
973  * (2) f(setpoint) = 1.0 => the balance point
974  * (3) f(limit)    = 0   => the hard limit
975  * (4) df/dx      <= 0   => negative feedback control
976  * (5) the closer to setpoint, the smaller |df/dx| (and the reverse)
977  *     => fast response on large errors; small oscillation near setpoint
978  */
979 static long long pos_ratio_polynom(unsigned long setpoint,
980                                           unsigned long dirty,
981                                           unsigned long limit)
982 {
983         long long pos_ratio;
984         long x;
985
986         x = div64_s64(((s64)setpoint - (s64)dirty) << RATELIMIT_CALC_SHIFT,
987                       (limit - setpoint) | 1);
988         pos_ratio = x;
989         pos_ratio = pos_ratio * x >> RATELIMIT_CALC_SHIFT;
990         pos_ratio = pos_ratio * x >> RATELIMIT_CALC_SHIFT;
991         pos_ratio += 1 << RATELIMIT_CALC_SHIFT;
992
993         return clamp(pos_ratio, 0LL, 2LL << RATELIMIT_CALC_SHIFT);
994 }
995
996 /*
997  * Dirty position control.
998  *
999  * (o) global/bdi setpoints
1000  *
1001  * We want the dirty pages be balanced around the global/wb setpoints.
1002  * When the number of dirty pages is higher/lower than the setpoint, the
1003  * dirty position control ratio (and hence task dirty ratelimit) will be
1004  * decreased/increased to bring the dirty pages back to the setpoint.
1005  *
1006  *     pos_ratio = 1 << RATELIMIT_CALC_SHIFT
1007  *
1008  *     if (dirty < setpoint) scale up   pos_ratio
1009  *     if (dirty > setpoint) scale down pos_ratio
1010  *
1011  *     if (wb_dirty < wb_setpoint) scale up   pos_ratio
1012  *     if (wb_dirty > wb_setpoint) scale down pos_ratio
1013  *
1014  *     task_ratelimit = dirty_ratelimit * pos_ratio >> RATELIMIT_CALC_SHIFT
1015  *
1016  * (o) global control line
1017  *
1018  *     ^ pos_ratio
1019  *     |
1020  *     |            |<===== global dirty control scope ======>|
1021  * 2.0  * * * * * * *
1022  *     |            .*
1023  *     |            . *
1024  *     |            .   *
1025  *     |            .     *
1026  *     |            .        *
1027  *     |            .            *
1028  * 1.0 ................................*
1029  *     |            .                  .     *
1030  *     |            .                  .          *
1031  *     |            .                  .              *
1032  *     |            .                  .                 *
1033  *     |            .                  .                    *
1034  *   0 +------------.------------------.----------------------*------------->
1035  *           freerun^          setpoint^                 limit^   dirty pages
1036  *
1037  * (o) wb control line
1038  *
1039  *     ^ pos_ratio
1040  *     |
1041  *     |            *
1042  *     |              *
1043  *     |                *
1044  *     |                  *
1045  *     |                    * |<=========== span ============>|
1046  * 1.0 .......................*
1047  *     |                      . *
1048  *     |                      .   *
1049  *     |                      .     *
1050  *     |                      .       *
1051  *     |                      .         *
1052  *     |                      .           *
1053  *     |                      .             *
1054  *     |                      .               *
1055  *     |                      .                 *
1056  *     |                      .                   *
1057  *     |                      .                     *
1058  * 1/4 ...............................................* * * * * * * * * * * *
1059  *     |                      .                         .
1060  *     |                      .                           .
1061  *     |                      .                             .
1062  *   0 +----------------------.-------------------------------.------------->
1063  *                wb_setpoint^                    x_intercept^
1064  *
1065  * The wb control line won't drop below pos_ratio=1/4, so that wb_dirty can
1066  * be smoothly throttled down to normal if it starts high in situations like
1067  * - start writing to a slow SD card and a fast disk at the same time. The SD
1068  *   card's wb_dirty may rush to many times higher than wb_setpoint.
1069  * - the wb dirty thresh drops quickly due to change of JBOD workload
1070  */
1071 static void wb_position_ratio(struct dirty_throttle_control *dtc)
1072 {
1073         struct bdi_writeback *wb = dtc->wb;
1074         unsigned long write_bw = READ_ONCE(wb->avg_write_bandwidth);
1075         unsigned long freerun = dirty_freerun_ceiling(dtc->thresh, dtc->bg_thresh);
1076         unsigned long limit = dtc->limit = hard_dirty_limit(dtc_dom(dtc), dtc->thresh);
1077         unsigned long wb_thresh = dtc->wb_thresh;
1078         unsigned long x_intercept;
1079         unsigned long setpoint;         /* dirty pages' target balance point */
1080         unsigned long wb_setpoint;
1081         unsigned long span;
1082         long long pos_ratio;            /* for scaling up/down the rate limit */
1083         long x;
1084
1085         dtc->pos_ratio = 0;
1086
1087         if (unlikely(dtc->dirty >= limit))
1088                 return;
1089
1090         /*
1091          * global setpoint
1092          *
1093          * See comment for pos_ratio_polynom().
1094          */
1095         setpoint = (freerun + limit) / 2;
1096         pos_ratio = pos_ratio_polynom(setpoint, dtc->dirty, limit);
1097
1098         /*
1099          * The strictlimit feature is a tool preventing mistrusted filesystems
1100          * from growing a large number of dirty pages before throttling. For
1101          * such filesystems balance_dirty_pages always checks wb counters
1102          * against wb limits. Even if global "nr_dirty" is under "freerun".
1103          * This is especially important for fuse which sets bdi->max_ratio to
1104          * 1% by default. Without strictlimit feature, fuse writeback may
1105          * consume arbitrary amount of RAM because it is accounted in
1106          * NR_WRITEBACK_TEMP which is not involved in calculating "nr_dirty".
1107          *
1108          * Here, in wb_position_ratio(), we calculate pos_ratio based on
1109          * two values: wb_dirty and wb_thresh. Let's consider an example:
1110          * total amount of RAM is 16GB, bdi->max_ratio is equal to 1%, global
1111          * limits are set by default to 10% and 20% (background and throttle).
1112          * Then wb_thresh is 1% of 20% of 16GB. This amounts to ~8K pages.
1113          * wb_calc_thresh(wb, bg_thresh) is about ~4K pages. wb_setpoint is
1114          * about ~6K pages (as the average of background and throttle wb
1115          * limits). The 3rd order polynomial will provide positive feedback if
1116          * wb_dirty is under wb_setpoint and vice versa.
1117          *
1118          * Note, that we cannot use global counters in these calculations
1119          * because we want to throttle process writing to a strictlimit wb
1120          * much earlier than global "freerun" is reached (~23MB vs. ~2.3GB
1121          * in the example above).
1122          */
1123         if (unlikely(wb->bdi->capabilities & BDI_CAP_STRICTLIMIT)) {
1124                 long long wb_pos_ratio;
1125
1126                 if (dtc->wb_dirty >= wb_thresh)
1127                         return;
1128
1129                 wb_setpoint = dirty_freerun_ceiling(wb_thresh,
1130                                                     dtc->wb_bg_thresh);
1131
1132                 if (wb_setpoint == 0 || wb_setpoint == wb_thresh)
1133                         return;
1134
1135                 wb_pos_ratio = pos_ratio_polynom(wb_setpoint, dtc->wb_dirty,
1136                                                  wb_thresh);
1137
1138                 /*
1139                  * Typically, for strictlimit case, wb_setpoint << setpoint
1140                  * and pos_ratio >> wb_pos_ratio. In the other words global
1141                  * state ("dirty") is not limiting factor and we have to
1142                  * make decision based on wb counters. But there is an
1143                  * important case when global pos_ratio should get precedence:
1144                  * global limits are exceeded (e.g. due to activities on other
1145                  * wb's) while given strictlimit wb is below limit.
1146                  *
1147                  * "pos_ratio * wb_pos_ratio" would work for the case above,
1148                  * but it would look too non-natural for the case of all
1149                  * activity in the system coming from a single strictlimit wb
1150                  * with bdi->max_ratio == 100%.
1151                  *
1152                  * Note that min() below somewhat changes the dynamics of the
1153                  * control system. Normally, pos_ratio value can be well over 3
1154                  * (when globally we are at freerun and wb is well below wb
1155                  * setpoint). Now the maximum pos_ratio in the same situation
1156                  * is 2. We might want to tweak this if we observe the control
1157                  * system is too slow to adapt.
1158                  */
1159                 dtc->pos_ratio = min(pos_ratio, wb_pos_ratio);
1160                 return;
1161         }
1162
1163         /*
1164          * We have computed basic pos_ratio above based on global situation. If
1165          * the wb is over/under its share of dirty pages, we want to scale
1166          * pos_ratio further down/up. That is done by the following mechanism.
1167          */
1168
1169         /*
1170          * wb setpoint
1171          *
1172          *        f(wb_dirty) := 1.0 + k * (wb_dirty - wb_setpoint)
1173          *
1174          *                        x_intercept - wb_dirty
1175          *                     := --------------------------
1176          *                        x_intercept - wb_setpoint
1177          *
1178          * The main wb control line is a linear function that subjects to
1179          *
1180          * (1) f(wb_setpoint) = 1.0
1181          * (2) k = - 1 / (8 * write_bw)  (in single wb case)
1182          *     or equally: x_intercept = wb_setpoint + 8 * write_bw
1183          *
1184          * For single wb case, the dirty pages are observed to fluctuate
1185          * regularly within range
1186          *        [wb_setpoint - write_bw/2, wb_setpoint + write_bw/2]
1187          * for various filesystems, where (2) can yield in a reasonable 12.5%
1188          * fluctuation range for pos_ratio.
1189          *
1190          * For JBOD case, wb_thresh (not wb_dirty!) could fluctuate up to its
1191          * own size, so move the slope over accordingly and choose a slope that
1192          * yields 100% pos_ratio fluctuation on suddenly doubled wb_thresh.
1193          */
1194         if (unlikely(wb_thresh > dtc->thresh))
1195                 wb_thresh = dtc->thresh;
1196         /*
1197          * scale global setpoint to wb's:
1198          *      wb_setpoint = setpoint * wb_thresh / thresh
1199          */
1200         x = div_u64((u64)wb_thresh << 16, dtc->thresh | 1);
1201         wb_setpoint = setpoint * (u64)x >> 16;
1202         /*
1203          * Use span=(8*write_bw) in single wb case as indicated by
1204          * (thresh - wb_thresh ~= 0) and transit to wb_thresh in JBOD case.
1205          *
1206          *        wb_thresh                    thresh - wb_thresh
1207          * span = --------- * (8 * write_bw) + ------------------ * wb_thresh
1208          *         thresh                           thresh
1209          */
1210         span = (dtc->thresh - wb_thresh + 8 * write_bw) * (u64)x >> 16;
1211         x_intercept = wb_setpoint + span;
1212
1213         if (dtc->wb_dirty < x_intercept - span / 4) {
1214                 pos_ratio = div64_u64(pos_ratio * (x_intercept - dtc->wb_dirty),
1215                                       (x_intercept - wb_setpoint) | 1);
1216         } else
1217                 pos_ratio /= 4;
1218
1219         /*
1220          * wb reserve area, safeguard against dirty pool underrun and disk idle
1221          * It may push the desired control point of global dirty pages higher
1222          * than setpoint.
1223          */
1224         x_intercept = wb_thresh / 2;
1225         if (dtc->wb_dirty < x_intercept) {
1226                 if (dtc->wb_dirty > x_intercept / 8)
1227                         pos_ratio = div_u64(pos_ratio * x_intercept,
1228                                             dtc->wb_dirty);
1229                 else
1230                         pos_ratio *= 8;
1231         }
1232
1233         dtc->pos_ratio = pos_ratio;
1234 }
1235
1236 static void wb_update_write_bandwidth(struct bdi_writeback *wb,
1237                                       unsigned long elapsed,
1238                                       unsigned long written)
1239 {
1240         const unsigned long period = roundup_pow_of_two(3 * HZ);
1241         unsigned long avg = wb->avg_write_bandwidth;
1242         unsigned long old = wb->write_bandwidth;
1243         u64 bw;
1244
1245         /*
1246          * bw = written * HZ / elapsed
1247          *
1248          *                   bw * elapsed + write_bandwidth * (period - elapsed)
1249          * write_bandwidth = ---------------------------------------------------
1250          *                                          period
1251          *
1252          * @written may have decreased due to folio_redirty_for_writepage().
1253          * Avoid underflowing @bw calculation.
1254          */
1255         bw = written - min(written, wb->written_stamp);
1256         bw *= HZ;
1257         if (unlikely(elapsed > period)) {
1258                 bw = div64_ul(bw, elapsed);
1259                 avg = bw;
1260                 goto out;
1261         }
1262         bw += (u64)wb->write_bandwidth * (period - elapsed);
1263         bw >>= ilog2(period);
1264
1265         /*
1266          * one more level of smoothing, for filtering out sudden spikes
1267          */
1268         if (avg > old && old >= (unsigned long)bw)
1269                 avg -= (avg - old) >> 3;
1270
1271         if (avg < old && old <= (unsigned long)bw)
1272                 avg += (old - avg) >> 3;
1273
1274 out:
1275         /* keep avg > 0 to guarantee that tot > 0 if there are dirty wbs */
1276         avg = max(avg, 1LU);
1277         if (wb_has_dirty_io(wb)) {
1278                 long delta = avg - wb->avg_write_bandwidth;
1279                 WARN_ON_ONCE(atomic_long_add_return(delta,
1280                                         &wb->bdi->tot_write_bandwidth) <= 0);
1281         }
1282         wb->write_bandwidth = bw;
1283         WRITE_ONCE(wb->avg_write_bandwidth, avg);
1284 }
1285
1286 static void update_dirty_limit(struct dirty_throttle_control *dtc)
1287 {
1288         struct wb_domain *dom = dtc_dom(dtc);
1289         unsigned long thresh = dtc->thresh;
1290         unsigned long limit = dom->dirty_limit;
1291
1292         /*
1293          * Follow up in one step.
1294          */
1295         if (limit < thresh) {
1296                 limit = thresh;
1297                 goto update;
1298         }
1299
1300         /*
1301          * Follow down slowly. Use the higher one as the target, because thresh
1302          * may drop below dirty. This is exactly the reason to introduce
1303          * dom->dirty_limit which is guaranteed to lie above the dirty pages.
1304          */
1305         thresh = max(thresh, dtc->dirty);
1306         if (limit > thresh) {
1307                 limit -= (limit - thresh) >> 5;
1308                 goto update;
1309         }
1310         return;
1311 update:
1312         dom->dirty_limit = limit;
1313 }
1314
1315 static void domain_update_dirty_limit(struct dirty_throttle_control *dtc,
1316                                       unsigned long now)
1317 {
1318         struct wb_domain *dom = dtc_dom(dtc);
1319
1320         /*
1321          * check locklessly first to optimize away locking for the most time
1322          */
1323         if (time_before(now, dom->dirty_limit_tstamp + BANDWIDTH_INTERVAL))
1324                 return;
1325
1326         spin_lock(&dom->lock);
1327         if (time_after_eq(now, dom->dirty_limit_tstamp + BANDWIDTH_INTERVAL)) {
1328                 update_dirty_limit(dtc);
1329                 dom->dirty_limit_tstamp = now;
1330         }
1331         spin_unlock(&dom->lock);
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Maintain wb->dirty_ratelimit, the base dirty throttle rate.
1336  *
1337  * Normal wb tasks will be curbed at or below it in long term.
1338  * Obviously it should be around (write_bw / N) when there are N dd tasks.
1339  */
1340 static void wb_update_dirty_ratelimit(struct dirty_throttle_control *dtc,
1341                                       unsigned long dirtied,
1342                                       unsigned long elapsed)
1343 {
1344         struct bdi_writeback *wb = dtc->wb;
1345         unsigned long dirty = dtc->dirty;
1346         unsigned long freerun = dirty_freerun_ceiling(dtc->thresh, dtc->bg_thresh);
1347         unsigned long limit = hard_dirty_limit(dtc_dom(dtc), dtc->thresh);
1348         unsigned long setpoint = (freerun + limit) / 2;
1349         unsigned long write_bw = wb->avg_write_bandwidth;
1350         unsigned long dirty_ratelimit = wb->dirty_ratelimit;
1351         unsigned long dirty_rate;
1352         unsigned long task_ratelimit;
1353         unsigned long balanced_dirty_ratelimit;
1354         unsigned long step;
1355         unsigned long x;
1356         unsigned long shift;
1357
1358         /*
1359          * The dirty rate will match the writeout rate in long term, except
1360          * when dirty pages are truncated by userspace or re-dirtied by FS.
1361          */
1362         dirty_rate = (dirtied - wb->dirtied_stamp) * HZ / elapsed;
1363
1364         /*
1365          * task_ratelimit reflects each dd's dirty rate for the past 200ms.
1366          */
1367         task_ratelimit = (u64)dirty_ratelimit *
1368                                         dtc->pos_ratio >> RATELIMIT_CALC_SHIFT;
1369         task_ratelimit++; /* it helps rampup dirty_ratelimit from tiny values */
1370
1371         /*
1372          * A linear estimation of the "balanced" throttle rate. The theory is,
1373          * if there are N dd tasks, each throttled at task_ratelimit, the wb's
1374          * dirty_rate will be measured to be (N * task_ratelimit). So the below
1375          * formula will yield the balanced rate limit (write_bw / N).
1376          *
1377          * Note that the expanded form is not a pure rate feedback:
1378          *      rate_(i+1) = rate_(i) * (write_bw / dirty_rate)              (1)
1379          * but also takes pos_ratio into account:
1380          *      rate_(i+1) = rate_(i) * (write_bw / dirty_rate) * pos_ratio  (2)
1381          *
1382          * (1) is not realistic because pos_ratio also takes part in balancing
1383          * the dirty rate.  Consider the state
1384          *      pos_ratio = 0.5                                              (3)
1385          *      rate = 2 * (write_bw / N)                                    (4)
1386          * If (1) is used, it will stuck in that state! Because each dd will
1387          * be throttled at
1388          *      task_ratelimit = pos_ratio * rate = (write_bw / N)           (5)
1389          * yielding
1390          *      dirty_rate = N * task_ratelimit = write_bw                   (6)
1391          * put (6) into (1) we get
1392          *      rate_(i+1) = rate_(i)                                        (7)
1393          *
1394          * So we end up using (2) to always keep
1395          *      rate_(i+1) ~= (write_bw / N)                                 (8)
1396          * regardless of the value of pos_ratio. As long as (8) is satisfied,
1397          * pos_ratio is able to drive itself to 1.0, which is not only where
1398          * the dirty count meet the setpoint, but also where the slope of
1399          * pos_ratio is most flat and hence task_ratelimit is least fluctuated.
1400          */
1401         balanced_dirty_ratelimit = div_u64((u64)task_ratelimit * write_bw,
1402                                            dirty_rate | 1);
1403         /*
1404          * balanced_dirty_ratelimit ~= (write_bw / N) <= write_bw
1405          */
1406         if (unlikely(balanced_dirty_ratelimit > write_bw))
1407                 balanced_dirty_ratelimit = write_bw;
1408
1409         /*
1410          * We could safely do this and return immediately:
1411          *
1412          *      wb->dirty_ratelimit = balanced_dirty_ratelimit;
1413          *
1414          * However to get a more stable dirty_ratelimit, the below elaborated
1415          * code makes use of task_ratelimit to filter out singular points and
1416          * limit the step size.
1417          *
1418          * The below code essentially only uses the relative value of
1419          *
1420          *      task_ratelimit - dirty_ratelimit
1421          *      = (pos_ratio - 1) * dirty_ratelimit
1422          *
1423          * which reflects the direction and size of dirty position error.
1424          */
1425
1426         /*
1427          * dirty_ratelimit will follow balanced_dirty_ratelimit iff
1428          * task_ratelimit is on the same side of dirty_ratelimit, too.
1429          * For example, when
1430          * - dirty_ratelimit > balanced_dirty_ratelimit
1431          * - dirty_ratelimit > task_ratelimit (dirty pages are above setpoint)
1432          * lowering dirty_ratelimit will help meet both the position and rate
1433          * control targets. Otherwise, don't update dirty_ratelimit if it will
1434          * only help meet the rate target. After all, what the users ultimately
1435          * feel and care are stable dirty rate and small position error.
1436          *
1437          * |task_ratelimit - dirty_ratelimit| is used to limit the step size
1438          * and filter out the singular points of balanced_dirty_ratelimit. Which
1439          * keeps jumping around randomly and can even leap far away at times
1440          * due to the small 200ms estimation period of dirty_rate (we want to
1441          * keep that period small to reduce time lags).
1442          */
1443         step = 0;
1444
1445         /*
1446          * For strictlimit case, calculations above were based on wb counters
1447          * and limits (starting from pos_ratio = wb_position_ratio() and up to
1448          * balanced_dirty_ratelimit = task_ratelimit * write_bw / dirty_rate).
1449          * Hence, to calculate "step" properly, we have to use wb_dirty as
1450          * "dirty" and wb_setpoint as "setpoint".
1451          */
1452         if (unlikely(wb->bdi->capabilities & BDI_CAP_STRICTLIMIT)) {
1453                 dirty = dtc->wb_dirty;
1454                 setpoint = (dtc->wb_thresh + dtc->wb_bg_thresh) / 2;
1455         }
1456
1457         if (dirty < setpoint) {
1458                 x = min3(wb->balanced_dirty_ratelimit,
1459                          balanced_dirty_ratelimit, task_ratelimit);
1460                 if (dirty_ratelimit < x)
1461                         step = x - dirty_ratelimit;
1462         } else {
1463                 x = max3(wb->balanced_dirty_ratelimit,
1464                          balanced_dirty_ratelimit, task_ratelimit);
1465                 if (dirty_ratelimit > x)
1466                         step = dirty_ratelimit - x;
1467         }
1468
1469         /*
1470          * Don't pursue 100% rate matching. It's impossible since the balanced
1471          * rate itself is constantly fluctuating. So decrease the track speed
1472          * when it gets close to the target. Helps eliminate pointless tremors.
1473          */
1474         shift = dirty_ratelimit / (2 * step + 1);
1475         if (shift < BITS_PER_LONG)
1476                 step = DIV_ROUND_UP(step >> shift, 8);
1477         else
1478                 step = 0;
1479
1480         if (dirty_ratelimit < balanced_dirty_ratelimit)
1481                 dirty_ratelimit += step;
1482         else
1483                 dirty_ratelimit -= step;
1484
1485         WRITE_ONCE(wb->dirty_ratelimit, max(dirty_ratelimit, 1UL));
1486         wb->balanced_dirty_ratelimit = balanced_dirty_ratelimit;
1487
1488         trace_bdi_dirty_ratelimit(wb, dirty_rate, task_ratelimit);
1489 }
1490
1491 static void __wb_update_bandwidth(struct dirty_throttle_control *gdtc,
1492                                   struct dirty_throttle_control *mdtc,
1493                                   bool update_ratelimit)
1494 {
1495         struct bdi_writeback *wb = gdtc->wb;
1496         unsigned long now = jiffies;
1497         unsigned long elapsed;
1498         unsigned long dirtied;
1499         unsigned long written;
1500
1501         spin_lock(&wb->list_lock);
1502
1503         /*
1504          * Lockless checks for elapsed time are racy and delayed update after
1505          * IO completion doesn't do it at all (to make sure written pages are
1506          * accounted reasonably quickly). Make sure elapsed >= 1 to avoid
1507          * division errors.
1508          */
1509         elapsed = max(now - wb->bw_time_stamp, 1UL);
1510         dirtied = percpu_counter_read(&wb->stat[WB_DIRTIED]);
1511         written = percpu_counter_read(&wb->stat[WB_WRITTEN]);
1512
1513         if (update_ratelimit) {
1514                 domain_update_dirty_limit(gdtc, now);
1515                 wb_update_dirty_ratelimit(gdtc, dirtied, elapsed);
1516
1517                 /*
1518                  * @mdtc is always NULL if !CGROUP_WRITEBACK but the
1519                  * compiler has no way to figure that out.  Help it.
1520                  */
1521                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CGROUP_WRITEBACK) && mdtc) {
1522                         domain_update_dirty_limit(mdtc, now);
1523                         wb_update_dirty_ratelimit(mdtc, dirtied, elapsed);
1524                 }
1525         }
1526         wb_update_write_bandwidth(wb, elapsed, written);
1527
1528         wb->dirtied_stamp = dirtied;
1529         wb->written_stamp = written;
1530         WRITE_ONCE(wb->bw_time_stamp, now);
1531         spin_unlock(&wb->list_lock);
1532 }
1533
1534 void wb_update_bandwidth(struct bdi_writeback *wb)
1535 {
1536         struct dirty_throttle_control gdtc = { GDTC_INIT(wb) };
1537
1538         __wb_update_bandwidth(&gdtc, NULL, false);
1539 }
1540
1541 /* Interval after which we consider wb idle and don't estimate bandwidth */
1542 #define WB_BANDWIDTH_IDLE_JIF (HZ)
1543
1544 static void wb_bandwidth_estimate_start(struct bdi_writeback *wb)
1545 {
1546         unsigned long now = jiffies;
1547         unsigned long elapsed = now - READ_ONCE(wb->bw_time_stamp);
1548
1549         if (elapsed > WB_BANDWIDTH_IDLE_JIF &&
1550             !atomic_read(&wb->writeback_inodes)) {
1551                 spin_lock(&wb->list_lock);
1552                 wb->dirtied_stamp = wb_stat(wb, WB_DIRTIED);
1553                 wb->written_stamp = wb_stat(wb, WB_WRITTEN);
1554                 WRITE_ONCE(wb->bw_time_stamp, now);
1555                 spin_unlock(&wb->list_lock);
1556         }
1557 }
1558
1559 /*
1560  * After a task dirtied this many pages, balance_dirty_pages_ratelimited()
1561  * will look to see if it needs to start dirty throttling.
1562  *
1563  * If dirty_poll_interval is too low, big NUMA machines will call the expensive
1564  * global_zone_page_state() too often. So scale it near-sqrt to the safety margin
1565  * (the number of pages we may dirty without exceeding the dirty limits).
1566  */
1567 static unsigned long dirty_poll_interval(unsigned long dirty,
1568                                          unsigned long thresh)
1569 {
1570         if (thresh > dirty)
1571                 return 1UL << (ilog2(thresh - dirty) >> 1);
1572
1573         return 1;
1574 }
1575
1576 static unsigned long wb_max_pause(struct bdi_writeback *wb,
1577                                   unsigned long wb_dirty)
1578 {
1579         unsigned long bw = READ_ONCE(wb->avg_write_bandwidth);
1580         unsigned long t;
1581
1582         /*
1583          * Limit pause time for small memory systems. If sleeping for too long
1584          * time, a small pool of dirty/writeback pages may go empty and disk go
1585          * idle.
1586          *
1587          * 8 serves as the safety ratio.
1588          */
1589         t = wb_dirty / (1 + bw / roundup_pow_of_two(1 + HZ / 8));
1590         t++;
1591
1592         return min_t(unsigned long, t, MAX_PAUSE);
1593 }
1594
1595 static long wb_min_pause(struct bdi_writeback *wb,
1596                          long max_pause,
1597                          unsigned long task_ratelimit,
1598                          unsigned long dirty_ratelimit,
1599                          int *nr_dirtied_pause)
1600 {
1601         long hi = ilog2(READ_ONCE(wb->avg_write_bandwidth));
1602         long lo = ilog2(READ_ONCE(wb->dirty_ratelimit));
1603         long t;         /* target pause */
1604         long pause;     /* estimated next pause */
1605         int pages;      /* target nr_dirtied_pause */
1606
1607         /* target for 10ms pause on 1-dd case */
1608         t = max(1, HZ / 100);
1609
1610         /*
1611          * Scale up pause time for concurrent dirtiers in order to reduce CPU
1612          * overheads.
1613          *
1614          * (N * 10ms) on 2^N concurrent tasks.
1615          */
1616         if (hi > lo)
1617                 t += (hi - lo) * (10 * HZ) / 1024;
1618
1619         /*
1620          * This is a bit convoluted. We try to base the next nr_dirtied_pause
1621          * on the much more stable dirty_ratelimit. However the next pause time
1622          * will be computed based on task_ratelimit and the two rate limits may
1623          * depart considerably at some time. Especially if task_ratelimit goes
1624          * below dirty_ratelimit/2 and the target pause is max_pause, the next
1625          * pause time will be max_pause*2 _trimmed down_ to max_pause.  As a
1626          * result task_ratelimit won't be executed faithfully, which could
1627          * eventually bring down dirty_ratelimit.
1628          *
1629          * We apply two rules to fix it up:
1630          * 1) try to estimate the next pause time and if necessary, use a lower
1631          *    nr_dirtied_pause so as not to exceed max_pause. When this happens,
1632          *    nr_dirtied_pause will be "dancing" with task_ratelimit.
1633          * 2) limit the target pause time to max_pause/2, so that the normal
1634          *    small fluctuations of task_ratelimit won't trigger rule (1) and
1635          *    nr_dirtied_pause will remain as stable as dirty_ratelimit.
1636          */
1637         t = min(t, 1 + max_pause / 2);
1638         pages = dirty_ratelimit * t / roundup_pow_of_two(HZ);
1639
1640         /*
1641          * Tiny nr_dirtied_pause is found to hurt I/O performance in the test
1642          * case fio-mmap-randwrite-64k, which does 16*{sync read, async write}.
1643          * When the 16 consecutive reads are often interrupted by some dirty
1644          * throttling pause during the async writes, cfq will go into idles
1645          * (deadline is fine). So push nr_dirtied_pause as high as possible
1646          * until reaches DIRTY_POLL_THRESH=32 pages.
1647          */
1648         if (pages < DIRTY_POLL_THRESH) {
1649                 t = max_pause;
1650                 pages = dirty_ratelimit * t / roundup_pow_of_two(HZ);
1651                 if (pages > DIRTY_POLL_THRESH) {
1652                         pages = DIRTY_POLL_THRESH;
1653                         t = HZ * DIRTY_POLL_THRESH / dirty_ratelimit;
1654                 }
1655         }
1656
1657         pause = HZ * pages / (task_ratelimit + 1);
1658         if (pause > max_pause) {
1659                 t = max_pause;
1660                 pages = task_ratelimit * t / roundup_pow_of_two(HZ);
1661         }
1662
1663         *nr_dirtied_pause = pages;
1664         /*
1665          * The minimal pause time will normally be half the target pause time.
1666          */
1667         return pages >= DIRTY_POLL_THRESH ? 1 + t / 2 : t;
1668 }
1669
1670 static inline void wb_dirty_limits(struct dirty_throttle_control *dtc)
1671 {
1672         struct bdi_writeback *wb = dtc->wb;
1673         unsigned long wb_reclaimable;
1674
1675         /*
1676          * wb_thresh is not treated as some limiting factor as
1677          * dirty_thresh, due to reasons
1678          * - in JBOD setup, wb_thresh can fluctuate a lot
1679          * - in a system with HDD and USB key, the USB key may somehow
1680          *   go into state (wb_dirty >> wb_thresh) either because
1681          *   wb_dirty starts high, or because wb_thresh drops low.
1682          *   In this case we don't want to hard throttle the USB key
1683          *   dirtiers for 100 seconds until wb_dirty drops under
1684          *   wb_thresh. Instead the auxiliary wb control line in
1685          *   wb_position_ratio() will let the dirtier task progress
1686          *   at some rate <= (write_bw / 2) for bringing down wb_dirty.
1687          */
1688         dtc->wb_thresh = __wb_calc_thresh(dtc, dtc->thresh);
1689         dtc->wb_bg_thresh = dtc->thresh ?
1690                 div_u64((u64)dtc->wb_thresh * dtc->bg_thresh, dtc->thresh) : 0;
1691
1692         /*
1693          * In order to avoid the stacked BDI deadlock we need
1694          * to ensure we accurately count the 'dirty' pages when
1695          * the threshold is low.
1696          *
1697          * Otherwise it would be possible to get thresh+n pages
1698          * reported dirty, even though there are thresh-m pages
1699          * actually dirty; with m+n sitting in the percpu
1700          * deltas.
1701          */
1702         if (dtc->wb_thresh < 2 * wb_stat_error()) {
1703                 wb_reclaimable = wb_stat_sum(wb, WB_RECLAIMABLE);
1704                 dtc->wb_dirty = wb_reclaimable + wb_stat_sum(wb, WB_WRITEBACK);
1705         } else {
1706                 wb_reclaimable = wb_stat(wb, WB_RECLAIMABLE);
1707                 dtc->wb_dirty = wb_reclaimable + wb_stat(wb, WB_WRITEBACK);
1708         }
1709 }
1710
1711 static unsigned long domain_poll_intv(struct dirty_throttle_control *dtc,
1712                                       bool strictlimit)
1713 {
1714         unsigned long dirty, thresh;
1715
1716         if (strictlimit) {
1717                 dirty = dtc->wb_dirty;
1718                 thresh = dtc->wb_thresh;
1719         } else {
1720                 dirty = dtc->dirty;
1721                 thresh = dtc->thresh;
1722         }
1723
1724         return dirty_poll_interval(dirty, thresh);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * Throttle it only when the background writeback cannot catch-up. This avoids
1729  * (excessively) small writeouts when the wb limits are ramping up in case of
1730  * !strictlimit.
1731  *
1732  * In strictlimit case make decision based on the wb counters and limits. Small
1733  * writeouts when the wb limits are ramping up are the price we consciously pay
1734  * for strictlimit-ing.
1735  */
1736 static void domain_dirty_freerun(struct dirty_throttle_control *dtc,
1737                                  bool strictlimit)
1738 {
1739         unsigned long dirty, thresh, bg_thresh;
1740
1741         if (unlikely(strictlimit)) {
1742                 wb_dirty_limits(dtc);
1743                 dirty = dtc->wb_dirty;
1744                 thresh = dtc->wb_thresh;
1745                 bg_thresh = dtc->wb_bg_thresh;
1746         } else {
1747                 dirty = dtc->dirty;
1748                 thresh = dtc->thresh;
1749                 bg_thresh = dtc->bg_thresh;
1750         }
1751         dtc->freerun = dirty <= dirty_freerun_ceiling(thresh, bg_thresh);
1752 }
1753
1754 static void balance_domain_limits(struct dirty_throttle_control *dtc,
1755                                   bool strictlimit)
1756 {
1757         domain_dirty_avail(dtc, true);
1758         domain_dirty_limits(dtc);
1759         domain_dirty_freerun(dtc, strictlimit);
1760 }
1761
1762 static void wb_dirty_freerun(struct dirty_throttle_control *dtc,
1763                              bool strictlimit)
1764 {
1765         dtc->freerun = false;
1766
1767         /* was already handled in domain_dirty_freerun */
1768         if (strictlimit)
1769                 return;
1770
1771         wb_dirty_limits(dtc);
1772         /*
1773          * LOCAL_THROTTLE tasks must not be throttled when below the per-wb
1774          * freerun ceiling.
1775          */
1776         if (!(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE))
1777                 return;
1778
1779         dtc->freerun = dtc->wb_dirty <
1780                        dirty_freerun_ceiling(dtc->wb_thresh, dtc->wb_bg_thresh);
1781 }
1782
1783 static inline void wb_dirty_exceeded(struct dirty_throttle_control *dtc,
1784                                      bool strictlimit)
1785 {
1786         dtc->dirty_exceeded = (dtc->wb_dirty > dtc->wb_thresh) &&
1787                 ((dtc->dirty > dtc->thresh) || strictlimit);
1788 }
1789
1790 /*
1791  * The limits fields dirty_exceeded and pos_ratio won't be updated if wb is
1792  * in freerun state. Please don't use these invalid fields in freerun case.
1793  */
1794 static void balance_wb_limits(struct dirty_throttle_control *dtc,
1795                               bool strictlimit)
1796 {
1797         wb_dirty_freerun(dtc, strictlimit);
1798         if (dtc->freerun)
1799                 return;
1800
1801         wb_dirty_exceeded(dtc, strictlimit);
1802         wb_position_ratio(dtc);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * balance_dirty_pages() must be called by processes which are generating dirty
1807  * data.  It looks at the number of dirty pages in the machine and will force
1808  * the caller to wait once crossing the (background_thresh + dirty_thresh) / 2.
1809  * If we're over `background_thresh' then the writeback threads are woken to
1810  * perform some writeout.
1811  */
1812 static int balance_dirty_pages(struct bdi_writeback *wb,
1813                                unsigned long pages_dirtied, unsigned int flags)
1814 {
1815         struct dirty_throttle_control gdtc_stor = { GDTC_INIT(wb) };
1816         struct dirty_throttle_control mdtc_stor = { MDTC_INIT(wb, &gdtc_stor) };
1817         struct dirty_throttle_control * const gdtc = &gdtc_stor;
1818         struct dirty_throttle_control * const mdtc = mdtc_valid(&mdtc_stor) ?
1819                                                      &mdtc_stor : NULL;
1820         struct dirty_throttle_control *sdtc;
1821         unsigned long nr_dirty;
1822         long period;
1823         long pause;
1824         long max_pause;
1825         long min_pause;
1826         int nr_dirtied_pause;
1827         unsigned long task_ratelimit;
1828         unsigned long dirty_ratelimit;
1829         struct backing_dev_info *bdi = wb->bdi;
1830         bool strictlimit = bdi->capabilities & BDI_CAP_STRICTLIMIT;
1831         unsigned long start_time = jiffies;
1832         int ret = 0;
1833
1834         for (;;) {
1835                 unsigned long now = jiffies;
1836
1837                 nr_dirty = global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY);
1838
1839                 balance_domain_limits(gdtc, strictlimit);
1840                 if (mdtc) {
1841                         /*
1842                          * If @wb belongs to !root memcg, repeat the same
1843                          * basic calculations for the memcg domain.
1844                          */
1845                         balance_domain_limits(mdtc, strictlimit);
1846                 }
1847
1848                 /*
1849                  * In laptop mode, we wait until hitting the higher threshold
1850                  * before starting background writeout, and then write out all
1851                  * the way down to the lower threshold.  So slow writers cause
1852                  * minimal disk activity.
1853                  *
1854                  * In normal mode, we start background writeout at the lower
1855                  * background_thresh, to keep the amount of dirty memory low.
1856                  */
1857                 if (!laptop_mode && nr_dirty > gdtc->bg_thresh &&
1858                     !writeback_in_progress(wb))
1859                         wb_start_background_writeback(wb);
1860
1861                 /*
1862                  * If memcg domain is in effect, @dirty should be under
1863                  * both global and memcg freerun ceilings.
1864                  */
1865                 if (gdtc->freerun && (!mdtc || mdtc->freerun)) {
1866                         unsigned long intv;
1867                         unsigned long m_intv;
1868
1869 free_running:
1870                         intv = domain_poll_intv(gdtc, strictlimit);
1871                         m_intv = ULONG_MAX;
1872
1873                         current->dirty_paused_when = now;
1874                         current->nr_dirtied = 0;
1875                         if (mdtc)
1876                                 m_intv = domain_poll_intv(mdtc, strictlimit);
1877                         current->nr_dirtied_pause = min(intv, m_intv);
1878                         break;
1879                 }
1880
1881                 /* Start writeback even when in laptop mode */
1882                 if (unlikely(!writeback_in_progress(wb)))
1883                         wb_start_background_writeback(wb);
1884
1885                 mem_cgroup_flush_foreign(wb);
1886
1887                 /*
1888                  * Calculate global domain's pos_ratio and select the
1889                  * global dtc by default.
1890                  */
1891                 balance_wb_limits(gdtc, strictlimit);
1892                 if (gdtc->freerun)
1893                         goto free_running;
1894                 sdtc = gdtc;
1895
1896                 if (mdtc) {
1897                         /*
1898                          * If memcg domain is in effect, calculate its
1899                          * pos_ratio.  @wb should satisfy constraints from
1900                          * both global and memcg domains.  Choose the one
1901                          * w/ lower pos_ratio.
1902                          */
1903                         balance_wb_limits(mdtc, strictlimit);
1904                         if (mdtc->freerun)
1905                                 goto free_running;
1906                         if (mdtc->pos_ratio < gdtc->pos_ratio)
1907                                 sdtc = mdtc;
1908                 }
1909
1910                 wb->dirty_exceeded = gdtc->dirty_exceeded ||
1911                                      (mdtc && mdtc->dirty_exceeded);
1912                 if (time_is_before_jiffies(READ_ONCE(wb->bw_time_stamp) +
1913                                            BANDWIDTH_INTERVAL))
1914                         __wb_update_bandwidth(gdtc, mdtc, true);
1915
1916                 /* throttle according to the chosen dtc */
1917                 dirty_ratelimit = READ_ONCE(wb->dirty_ratelimit);
1918                 task_ratelimit = ((u64)dirty_ratelimit * sdtc->pos_ratio) >>
1919                                                         RATELIMIT_CALC_SHIFT;
1920                 max_pause = wb_max_pause(wb, sdtc->wb_dirty);
1921                 min_pause = wb_min_pause(wb, max_pause,
1922                                          task_ratelimit, dirty_ratelimit,
1923                                          &nr_dirtied_pause);
1924
1925                 if (unlikely(task_ratelimit == 0)) {
1926                         period = max_pause;
1927                         pause = max_pause;
1928                         goto pause;
1929                 }
1930                 period = HZ * pages_dirtied / task_ratelimit;
1931                 pause = period;
1932                 if (current->dirty_paused_when)
1933                         pause -= now - current->dirty_paused_when;
1934                 /*
1935                  * For less than 1s think time (ext3/4 may block the dirtier
1936                  * for up to 800ms from time to time on 1-HDD; so does xfs,
1937                  * however at much less frequency), try to compensate it in
1938                  * future periods by updating the virtual time; otherwise just
1939                  * do a reset, as it may be a light dirtier.
1940                  */
1941                 if (pause < min_pause) {
1942                         trace_balance_dirty_pages(wb,
1943                                                   sdtc,
1944                                                   dirty_ratelimit,
1945                                                   task_ratelimit,
1946                                                   pages_dirtied,
1947                                                   period,
1948                                                   min(pause, 0L),
1949                                                   start_time);
1950                         if (pause < -HZ) {
1951                                 current->dirty_paused_when = now;
1952                                 current->nr_dirtied = 0;
1953                         } else if (period) {
1954                                 current->dirty_paused_when += period;
1955                                 current->nr_dirtied = 0;
1956                         } else if (current->nr_dirtied_pause <= pages_dirtied)
1957                                 current->nr_dirtied_pause += pages_dirtied;
1958                         break;
1959                 }
1960                 if (unlikely(pause > max_pause)) {
1961                         /* for occasional dropped task_ratelimit */
1962                         now += min(pause - max_pause, max_pause);
1963                         pause = max_pause;
1964                 }
1965
1966 pause:
1967                 trace_balance_dirty_pages(wb,
1968                                           sdtc,
1969                                           dirty_ratelimit,
1970                                           task_ratelimit,
1971                                           pages_dirtied,
1972                                           period,
1973                                           pause,
1974                                           start_time);
1975                 if (flags & BDP_ASYNC) {
1976                         ret = -EAGAIN;
1977                         break;
1978                 }
1979                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1980                 bdi->last_bdp_sleep = jiffies;
1981                 io_schedule_timeout(pause);
1982
1983                 current->dirty_paused_when = now + pause;
1984                 current->nr_dirtied = 0;
1985                 current->nr_dirtied_pause = nr_dirtied_pause;
1986
1987                 /*
1988                  * This is typically equal to (dirty < thresh) and can also
1989                  * keep "1000+ dd on a slow USB stick" under control.
1990                  */
1991                 if (task_ratelimit)
1992                         break;
1993
1994                 /*
1995                  * In the case of an unresponsive NFS server and the NFS dirty
1996                  * pages exceeds dirty_thresh, give the other good wb's a pipe
1997                  * to go through, so that tasks on them still remain responsive.
1998                  *
1999                  * In theory 1 page is enough to keep the consumer-producer
2000                  * pipe going: the flusher cleans 1 page => the task dirties 1
2001                  * more page. However wb_dirty has accounting errors.  So use
2002                  * the larger and more IO friendly wb_stat_error.
2003                  */
2004                 if (sdtc->wb_dirty <= wb_stat_error())
2005                         break;
2006
2007                 if (fatal_signal_pending(current))
2008                         break;
2009         }
2010         return ret;
2011 }
2012
2013 static DEFINE_PER_CPU(int, bdp_ratelimits);
2014
2015 /*
2016  * Normal tasks are throttled by
2017  *      loop {
2018  *              dirty tsk->nr_dirtied_pause pages;
2019  *              take a snap in balance_dirty_pages();
2020  *      }
2021  * However there is a worst case. If every task exit immediately when dirtied
2022  * (tsk->nr_dirtied_pause - 1) pages, balance_dirty_pages() will never be
2023  * called to throttle the page dirties. The solution is to save the not yet
2024  * throttled page dirties in dirty_throttle_leaks on task exit and charge them
2025  * randomly into the running tasks. This works well for the above worst case,
2026  * as the new task will pick up and accumulate the old task's leaked dirty
2027  * count and eventually get throttled.
2028  */
2029 DEFINE_PER_CPU(int, dirty_throttle_leaks) = 0;
2030
2031 /**
2032  * balance_dirty_pages_ratelimited_flags - Balance dirty memory state.
2033  * @mapping: address_space which was dirtied.
2034  * @flags: BDP flags.
2035  *
2036  * Processes which are dirtying memory should call in here once for each page
2037  * which was newly dirtied.  The function will periodically check the system's
2038  * dirty state and will initiate writeback if needed.
2039  *
2040  * See balance_dirty_pages_ratelimited() for details.
2041  *
2042  * Return: If @flags contains BDP_ASYNC, it may return -EAGAIN to
2043  * indicate that memory is out of balance and the caller must wait
2044  * for I/O to complete.  Otherwise, it will return 0 to indicate
2045  * that either memory was already in balance, or it was able to sleep
2046  * until the amount of dirty memory returned to balance.
2047  */
2048 int balance_dirty_pages_ratelimited_flags(struct address_space *mapping,
2049                                         unsigned int flags)
2050 {
2051         struct inode *inode = mapping->host;
2052         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(inode);
2053         struct bdi_writeback *wb = NULL;
2054         int ratelimit;
2055         int ret = 0;
2056         int *p;
2057
2058         if (!(bdi->capabilities & BDI_CAP_WRITEBACK))
2059                 return ret;
2060
2061         if (inode_cgwb_enabled(inode))
2062                 wb = wb_get_create_current(bdi, GFP_KERNEL);
2063         if (!wb)
2064                 wb = &bdi->wb;
2065
2066         ratelimit = current->nr_dirtied_pause;
2067         if (wb->dirty_exceeded)
2068                 ratelimit = min(ratelimit, 32 >> (PAGE_SHIFT - 10));
2069
2070         preempt_disable();
2071         /*
2072          * This prevents one CPU to accumulate too many dirtied pages without
2073          * calling into balance_dirty_pages(), which can happen when there are
2074          * 1000+ tasks, all of them start dirtying pages at exactly the same
2075          * time, hence all honoured too large initial task->nr_dirtied_pause.
2076          */
2077         p =  this_cpu_ptr(&bdp_ratelimits);
2078         if (unlikely(current->nr_dirtied >= ratelimit))
2079                 *p = 0;
2080         else if (unlikely(*p >= ratelimit_pages)) {
2081                 *p = 0;
2082                 ratelimit = 0;
2083         }
2084         /*
2085          * Pick up the dirtied pages by the exited tasks. This avoids lots of
2086          * short-lived tasks (eg. gcc invocations in a kernel build) escaping
2087          * the dirty throttling and livelock other long-run dirtiers.
2088          */
2089         p = this_cpu_ptr(&dirty_throttle_leaks);
2090         if (*p > 0 && current->nr_dirtied < ratelimit) {
2091                 unsigned long nr_pages_dirtied;
2092                 nr_pages_dirtied = min(*p, ratelimit - current->nr_dirtied);
2093                 *p -= nr_pages_dirtied;
2094                 current->nr_dirtied += nr_pages_dirtied;
2095         }
2096         preempt_enable();
2097
2098         if (unlikely(current->nr_dirtied >= ratelimit))
2099                 ret = balance_dirty_pages(wb, current->nr_dirtied, flags);
2100
2101         wb_put(wb);
2102         return ret;
2103 }
2104 EXPORT_SYMBOL_GPL(balance_dirty_pages_ratelimited_flags);
2105
2106 /**
2107  * balance_dirty_pages_ratelimited - balance dirty memory state.
2108  * @mapping: address_space which was dirtied.
2109  *
2110  * Processes which are dirtying memory should call in here once for each page
2111  * which was newly dirtied.  The function will periodically check the system's
2112  * dirty state and will initiate writeback if needed.
2113  *
2114  * Once we're over the dirty memory limit we decrease the ratelimiting
2115  * by a lot, to prevent individual processes from overshooting the limit
2116  * by (ratelimit_pages) each.
2117  */
2118 void balance_dirty_pages_ratelimited(struct address_space *mapping)
2119 {
2120         balance_dirty_pages_ratelimited_flags(mapping, 0);
2121 }
2122 EXPORT_SYMBOL(balance_dirty_pages_ratelimited);
2123
2124 /*
2125  * Similar to wb_dirty_limits, wb_bg_dirty_limits also calculates dirty
2126  * and thresh, but it's for background writeback.
2127  */
2128 static void wb_bg_dirty_limits(struct dirty_throttle_control *dtc)
2129 {
2130         struct bdi_writeback *wb = dtc->wb;
2131
2132         dtc->wb_bg_thresh = __wb_calc_thresh(dtc, dtc->bg_thresh);
2133         if (dtc->wb_bg_thresh < 2 * wb_stat_error())
2134                 dtc->wb_dirty = wb_stat_sum(wb, WB_RECLAIMABLE);
2135         else
2136                 dtc->wb_dirty = wb_stat(wb, WB_RECLAIMABLE);
2137 }
2138
2139 static bool domain_over_bg_thresh(struct dirty_throttle_control *dtc)
2140 {
2141         domain_dirty_avail(dtc, false);
2142         domain_dirty_limits(dtc);
2143         if (dtc->dirty > dtc->bg_thresh)
2144                 return true;
2145
2146         wb_bg_dirty_limits(dtc);
2147         if (dtc->wb_dirty > dtc->wb_bg_thresh)
2148                 return true;
2149
2150         return false;
2151 }
2152
2153 /**
2154  * wb_over_bg_thresh - does @wb need to be written back?
2155  * @wb: bdi_writeback of interest
2156  *
2157  * Determines whether background writeback should keep writing @wb or it's
2158  * clean enough.
2159  *
2160  * Return: %true if writeback should continue.
2161  */
2162 bool wb_over_bg_thresh(struct bdi_writeback *wb)
2163 {
2164         struct dirty_throttle_control gdtc = { GDTC_INIT(wb) };
2165         struct dirty_throttle_control mdtc = { MDTC_INIT(wb, &gdtc) };
2166
2167         if (domain_over_bg_thresh(&gdtc))
2168                 return true;
2169
2170         if (mdtc_valid(&mdtc))
2171                 return domain_over_bg_thresh(&mdtc);
2172
2173         return false;
2174 }
2175
2176 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2177 /*
2178  * sysctl handler for /proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
2179  */
2180 static int dirty_writeback_centisecs_handler(const struct ctl_table *table, int write,
2181                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2182 {
2183         unsigned int old_interval = dirty_writeback_interval;
2184         int ret;
2185
2186         ret = proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
2187
2188         /*
2189          * Writing 0 to dirty_writeback_interval will disable periodic writeback
2190          * and a different non-zero value will wakeup the writeback threads.
2191          * wb_wakeup_delayed() would be more appropriate, but it's a pain to
2192          * iterate over all bdis and wbs.
2193          * The reason we do this is to make the change take effect immediately.
2194          */
2195         if (!ret && write && dirty_writeback_interval &&
2196                 dirty_writeback_interval != old_interval)
2197                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_PERIODIC);
2198
2199         return ret;
2200 }
2201 #endif
2202
2203 void laptop_mode_timer_fn(struct timer_list *t)
2204 {
2205         struct backing_dev_info *backing_dev_info =
2206                 timer_container_of(backing_dev_info, t, laptop_mode_wb_timer);
2207
2208         wakeup_flusher_threads_bdi(backing_dev_info, WB_REASON_LAPTOP_TIMER);
2209 }
2210
2211 /*
2212  * We've spun up the disk and we're in laptop mode: schedule writeback
2213  * of all dirty data a few seconds from now.  If the flush is already scheduled
2214  * then push it back - the user is still using the disk.
2215  */
2216 void laptop_io_completion(struct backing_dev_info *info)
2217 {
2218         mod_timer(&info->laptop_mode_wb_timer, jiffies + laptop_mode);
2219 }
2220
2221 /*
2222  * We're in laptop mode and we've just synced. The sync's writes will have
2223  * caused another writeback to be scheduled by laptop_io_completion.
2224  * Nothing needs to be written back anymore, so we unschedule the writeback.
2225  */
2226 void laptop_sync_completion(void)
2227 {
2228         struct backing_dev_info *bdi;
2229
2230         rcu_read_lock();
2231
2232         list_for_each_entry_rcu(bdi, &bdi_list, bdi_list)
2233                 timer_delete(&bdi->laptop_mode_wb_timer);
2234
2235         rcu_read_unlock();
2236 }
2237
2238 /*
2239  * If ratelimit_pages is too high then we can get into dirty-data overload
2240  * if a large number of processes all perform writes at the same time.
2241  *
2242  * Here we set ratelimit_pages to a level which ensures that when all CPUs are
2243  * dirtying in parallel, we cannot go more than 3% (1/32) over the dirty memory
2244  * thresholds.
2245  */
2246
2247 void writeback_set_ratelimit(void)
2248 {
2249         struct wb_domain *dom = &global_wb_domain;
2250         unsigned long background_thresh;
2251         unsigned long dirty_thresh;
2252
2253         global_dirty_limits(&background_thresh, &dirty_thresh);
2254         dom->dirty_limit = dirty_thresh;
2255         ratelimit_pages = dirty_thresh / (num_online_cpus() * 32);
2256         if (ratelimit_pages < 16)
2257                 ratelimit_pages = 16;
2258 }
2259
2260 static int page_writeback_cpu_online(unsigned int cpu)
2261 {
2262         writeback_set_ratelimit();
2263         return 0;
2264 }
2265
2266 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2267
2268 /* this is needed for the proc_doulongvec_minmax of vm_dirty_bytes */
2269 static const unsigned long dirty_bytes_min = 2 * PAGE_SIZE;
2270
2271 static const struct ctl_table vm_page_writeback_sysctls[] = {
2272         {
2273                 .procname   = "dirty_background_ratio",
2274                 .data       = &dirty_background_ratio,
2275                 .maxlen     = sizeof(dirty_background_ratio),
2276                 .mode       = 0644,
2277                 .proc_handler   = dirty_background_ratio_handler,
2278                 .extra1     = SYSCTL_ZERO,
2279                 .extra2     = SYSCTL_ONE_HUNDRED,
2280         },
2281         {
2282                 .procname   = "dirty_background_bytes",
2283                 .data       = &dirty_background_bytes,
2284                 .maxlen     = sizeof(dirty_background_bytes),
2285                 .mode       = 0644,
2286                 .proc_handler   = dirty_background_bytes_handler,
2287                 .extra1     = SYSCTL_LONG_ONE,
2288         },
2289         {
2290                 .procname   = "dirty_ratio",
2291                 .data       = &vm_dirty_ratio,
2292                 .maxlen     = sizeof(vm_dirty_ratio),
2293                 .mode       = 0644,
2294                 .proc_handler   = dirty_ratio_handler,
2295                 .extra1     = SYSCTL_ZERO,
2296                 .extra2     = SYSCTL_ONE_HUNDRED,
2297         },
2298         {
2299                 .procname   = "dirty_bytes",
2300                 .data       = &vm_dirty_bytes,
2301                 .maxlen     = sizeof(vm_dirty_bytes),
2302                 .mode       = 0644,
2303                 .proc_handler   = dirty_bytes_handler,
2304                 .extra1     = (void *)&dirty_bytes_min,
2305         },
2306         {
2307                 .procname   = "dirty_writeback_centisecs",
2308                 .data       = &dirty_writeback_interval,
2309                 .maxlen     = sizeof(dirty_writeback_interval),
2310                 .mode       = 0644,
2311                 .proc_handler   = dirty_writeback_centisecs_handler,
2312         },
2313         {
2314                 .procname   = "dirty_expire_centisecs",
2315                 .data       = &dirty_expire_interval,
2316                 .maxlen     = sizeof(dirty_expire_interval),
2317                 .mode       = 0644,
2318                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
2319                 .extra1     = SYSCTL_ZERO,
2320         },
2321 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2322         {
2323                 .procname       = "highmem_is_dirtyable",
2324                 .data           = &vm_highmem_is_dirtyable,
2325                 .maxlen         = sizeof(vm_highmem_is_dirtyable),
2326                 .mode           = 0644,
2327                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
2328                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
2329                 .extra2         = SYSCTL_ONE,
2330         },
2331 #endif
2332         {
2333                 .procname       = "laptop_mode",
2334                 .data           = &laptop_mode,
2335                 .maxlen         = sizeof(laptop_mode),
2336                 .mode           = 0644,
2337                 .proc_handler   = proc_dointvec_jiffies,
2338         },
2339 };
2340 #endif
2341
2342 /*
2343  * Called early on to tune the page writeback dirty limits.
2344  *
2345  * We used to scale dirty pages according to how total memory
2346  * related to pages that could be allocated for buffers.
2347  *
2348  * However, that was when we used "dirty_ratio" to scale with
2349  * all memory, and we don't do that any more. "dirty_ratio"
2350  * is now applied to total non-HIGHPAGE memory, and as such we can't
2351  * get into the old insane situation any more where we had
2352  * large amounts of dirty pages compared to a small amount of
2353  * non-HIGHMEM memory.
2354  *
2355  * But we might still want to scale the dirty_ratio by how
2356  * much memory the box has..
2357  */
2358 void __init page_writeback_init(void)
2359 {
2360         BUG_ON(wb_domain_init(&global_wb_domain, GFP_KERNEL));
2361
2362         cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "mm/writeback:online",
2363                           page_writeback_cpu_online, NULL);
2364         cpuhp_setup_state(CPUHP_MM_WRITEBACK_DEAD, "mm/writeback:dead", NULL,
2365                           page_writeback_cpu_online);
2366 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2367         register_sysctl_init("vm", vm_page_writeback_sysctls);
2368 #endif
2369 }
2370
2371 /**
2372  * tag_pages_for_writeback - tag pages to be written by writeback
2373  * @mapping: address space structure to write
2374  * @start: starting page index
2375  * @end: ending page index (inclusive)
2376  *
2377  * This function scans the page range from @start to @end (inclusive) and tags
2378  * all pages that have DIRTY tag set with a special TOWRITE tag.  The caller
2379  * can then use the TOWRITE tag to identify pages eligible for writeback.
2380  * This mechanism is used to avoid livelocking of writeback by a process
2381  * steadily creating new dirty pages in the file (thus it is important for this
2382  * function to be quick so that it can tag pages faster than a dirtying process
2383  * can create them).
2384  */
2385 void tag_pages_for_writeback(struct address_space *mapping,
2386                              pgoff_t start, pgoff_t end)
2387 {
2388         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2389         unsigned int tagged = 0;
2390         void *page;
2391
2392         xas_lock_irq(&xas);
2393         xas_for_each_marked(&xas, page, end, PAGECACHE_TAG_DIRTY) {
2394                 xas_set_mark(&xas, PAGECACHE_TAG_TOWRITE);
2395                 if (++tagged % XA_CHECK_SCHED)
2396                         continue;
2397
2398                 xas_pause(&xas);
2399                 xas_unlock_irq(&xas);
2400                 cond_resched();
2401                 xas_lock_irq(&xas);
2402         }
2403         xas_unlock_irq(&xas);
2404 }
2405 EXPORT_SYMBOL(tag_pages_for_writeback);
2406
2407 static bool folio_prepare_writeback(struct address_space *mapping,
2408                 struct writeback_control *wbc, struct folio *folio)
2409 {
2410         /*
2411          * Folio truncated or invalidated. We can freely skip it then,
2412          * even for data integrity operations: the folio has disappeared
2413          * concurrently, so there could be no real expectation of this
2414          * data integrity operation even if there is now a new, dirty
2415          * folio at the same pagecache index.
2416          */
2417         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2418                 return false;
2419
2420         /*
2421          * Did somebody else write it for us?
2422          */
2423         if (!folio_test_dirty(folio))
2424                 return false;
2425
2426         if (folio_test_writeback(folio)) {
2427                 if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_NONE)
2428                         return false;
2429                 folio_wait_writeback(folio);
2430         }
2431         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));
2432
2433         if (!folio_clear_dirty_for_io(folio))
2434                 return false;
2435
2436         return true;
2437 }
2438
2439 static xa_mark_t wbc_to_tag(struct writeback_control *wbc)
2440 {
2441         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL || wbc->tagged_writepages)
2442                 return PAGECACHE_TAG_TOWRITE;
2443         return PAGECACHE_TAG_DIRTY;
2444 }
2445
2446 static pgoff_t wbc_end(struct writeback_control *wbc)
2447 {
2448         if (wbc->range_cyclic)
2449                 return -1;
2450         return wbc->range_end >> PAGE_SHIFT;
2451 }
2452
2453 static struct folio *writeback_get_folio(struct address_space *mapping,
2454                 struct writeback_control *wbc)
2455 {
2456         struct folio *folio;
2457
2458 retry:
2459         folio = folio_batch_next(&wbc->fbatch);
2460         if (!folio) {
2461                 folio_batch_release(&wbc->fbatch);
2462                 cond_resched();
2463                 filemap_get_folios_tag(mapping, &wbc->index, wbc_end(wbc),
2464                                 wbc_to_tag(wbc), &wbc->fbatch);
2465                 folio = folio_batch_next(&wbc->fbatch);
2466                 if (!folio)
2467                         return NULL;
2468         }
2469
2470         folio_lock(folio);
2471         if (unlikely(!folio_prepare_writeback(mapping, wbc, folio))) {
2472                 folio_unlock(folio);
2473                 goto retry;
2474         }
2475
2476         trace_wbc_writepage(wbc, inode_to_bdi(mapping->host));
2477         return folio;
2478 }
2479
2480 /**
2481  * writeback_iter - iterate folio of a mapping for writeback
2482  * @mapping: address space structure to write
2483  * @wbc: writeback context
2484  * @folio: previously iterated folio (%NULL to start)
2485  * @error: in-out pointer for writeback errors (see below)
2486  *
2487  * This function returns the next folio for the writeback operation described by
2488  * @wbc on @mapping and  should be called in a while loop in the ->writepages
2489  * implementation.
2490  *
2491  * To start the writeback operation, %NULL is passed in the @folio argument, and
2492  * for every subsequent iteration the folio returned previously should be passed
2493  * back in.
2494  *
2495  * If there was an error in the per-folio writeback inside the writeback_iter()
2496  * loop, @error should be set to the error value.
2497  *
2498  * Once the writeback described in @wbc has finished, this function will return
2499  * %NULL and if there was an error in any iteration restore it to @error.
2500  *
2501  * Note: callers should not manually break out of the loop using break or goto
2502  * but must keep calling writeback_iter() until it returns %NULL.
2503  *
2504  * Return: the folio to write or %NULL if the loop is done.
2505  */
2506 struct folio *writeback_iter(struct address_space *mapping,
2507                 struct writeback_control *wbc, struct folio *folio, int *error)
2508 {
2509         if (!folio) {
2510                 folio_batch_init(&wbc->fbatch);
2511                 wbc->saved_err = *error = 0;
2512
2513                 /*
2514                  * For range cyclic writeback we remember where we stopped so
2515                  * that we can continue where we stopped.
2516                  *
2517                  * For non-cyclic writeback we always start at the beginning of
2518                  * the passed in range.
2519                  */
2520                 if (wbc->range_cyclic)
2521                         wbc->index = mapping->writeback_index;
2522                 else
2523                         wbc->index = wbc->range_start >> PAGE_SHIFT;
2524
2525                 /*
2526                  * To avoid livelocks when other processes dirty new pages, we
2527                  * first tag pages which should be written back and only then
2528                  * start writing them.
2529                  *
2530                  * For data-integrity writeback we have to be careful so that we
2531                  * do not miss some pages (e.g., because some other process has
2532                  * cleared the TOWRITE tag we set).  The rule we follow is that
2533                  * TOWRITE tag can be cleared only by the process clearing the
2534                  * DIRTY tag (and submitting the page for I/O).
2535                  */
2536                 if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL || wbc->tagged_writepages)
2537                         tag_pages_for_writeback(mapping, wbc->index,
2538                                         wbc_end(wbc));
2539         } else {
2540                 wbc->nr_to_write -= folio_nr_pages(folio);
2541
2542                 WARN_ON_ONCE(*error > 0);
2543
2544                 /*
2545                  * For integrity writeback we have to keep going until we have
2546                  * written all the folios we tagged for writeback above, even if
2547                  * we run past wbc->nr_to_write or encounter errors.
2548                  * We stash away the first error we encounter in wbc->saved_err
2549                  * so that it can be retrieved when we're done.  This is because
2550                  * the file system may still have state to clear for each folio.
2551                  *
2552                  * For background writeback we exit as soon as we run past
2553                  * wbc->nr_to_write or encounter the first error.
2554                  */
2555                 if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
2556                         if (*error && !wbc->saved_err)
2557                                 wbc->saved_err = *error;
2558                 } else {
2559                         if (*error || wbc->nr_to_write <= 0)
2560                                 goto done;
2561                 }
2562         }
2563
2564         folio = writeback_get_folio(mapping, wbc);
2565         if (!folio) {
2566                 /*
2567                  * To avoid deadlocks between range_cyclic writeback and callers
2568                  * that hold folios in writeback to aggregate I/O until
2569                  * the writeback iteration finishes, we do not loop back to the
2570                  * start of the file.  Doing so causes a folio lock/folio
2571                  * writeback access order inversion - we should only ever lock
2572                  * multiple folios in ascending folio->index order, and looping
2573                  * back to the start of the file violates that rule and causes
2574                  * deadlocks.
2575                  */
2576                 if (wbc->range_cyclic)
2577                         mapping->writeback_index = 0;
2578
2579                 /*
2580                  * Return the first error we encountered (if there was any) to
2581                  * the caller.
2582                  */
2583                 *error = wbc->saved_err;
2584         }
2585         return folio;
2586
2587 done:
2588         if (wbc->range_cyclic)
2589                 mapping->writeback_index = folio_next_index(folio);
2590         folio_batch_release(&wbc->fbatch);
2591         return NULL;
2592 }
2593 EXPORT_SYMBOL_GPL(writeback_iter);
2594
2595 /**
2596  * write_cache_pages - walk the list of dirty pages of the given address space and write all of them.
2597  * @mapping: address space structure to write
2598  * @wbc: subtract the number of written pages from *@wbc->nr_to_write
2599  * @writepage: function called for each page
2600  * @data: data passed to writepage function
2601  *
2602  * Return: %0 on success, negative error code otherwise
2603  *
2604  * Note: please use writeback_iter() instead.
2605  */
2606 int write_cache_pages(struct address_space *mapping,
2607                       struct writeback_control *wbc, writepage_t writepage,
2608                       void *data)
2609 {
2610         struct folio *folio = NULL;
2611         int error;
2612
2613         while ((folio = writeback_iter(mapping, wbc, folio, &error))) {
2614                 error = writepage(folio, wbc, data);
2615                 if (error == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
2616                         folio_unlock(folio);
2617                         error = 0;
2618                 }
2619         }
2620
2621         return error;
2622 }
2623 EXPORT_SYMBOL(write_cache_pages);
2624
2625 int do_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
2626 {
2627         int ret;
2628         struct bdi_writeback *wb;
2629
2630         if (wbc->nr_to_write <= 0)
2631                 return 0;
2632         wb = inode_to_wb_wbc(mapping->host, wbc);
2633         wb_bandwidth_estimate_start(wb);
2634         while (1) {
2635                 if (mapping->a_ops->writepages)
2636                         ret = mapping->a_ops->writepages(mapping, wbc);
2637                 else
2638                         /* deal with chardevs and other special files */
2639                         ret = 0;
2640                 if (ret != -ENOMEM || wbc->sync_mode != WB_SYNC_ALL)
2641                         break;
2642
2643                 /*
2644                  * Lacking an allocation context or the locality or writeback
2645                  * state of any of the inode's pages, throttle based on
2646                  * writeback activity on the local node. It's as good a
2647                  * guess as any.
2648                  */
2649                 reclaim_throttle(NODE_DATA(numa_node_id()),
2650                         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
2651         }
2652         /*
2653          * Usually few pages are written by now from those we've just submitted
2654          * but if there's constant writeback being submitted, this makes sure
2655          * writeback bandwidth is updated once in a while.
2656          */
2657         if (time_is_before_jiffies(READ_ONCE(wb->bw_time_stamp) +
2658                                    BANDWIDTH_INTERVAL))
2659                 wb_update_bandwidth(wb);
2660         return ret;
2661 }
2662
2663 /*
2664  * For address_spaces which do not use buffers nor write back.
2665  */
2666 bool noop_dirty_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
2667 {
2668         if (!folio_test_dirty(folio))
2669                 return !folio_test_set_dirty(folio);
2670         return false;
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(noop_dirty_folio);
2673
2674 /*
2675  * Helper function for set_page_dirty family.
2676  *
2677  * NOTE: This relies on being atomic wrt interrupts.
2678  */
2679 static void folio_account_dirtied(struct folio *folio,
2680                 struct address_space *mapping)
2681 {
2682         struct inode *inode = mapping->host;
2683
2684         trace_writeback_dirty_folio(folio, mapping);
2685
2686         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
2687                 struct bdi_writeback *wb;
2688                 long nr = folio_nr_pages(folio);
2689
2690                 inode_attach_wb(inode, folio);
2691                 wb = inode_to_wb(inode);
2692
2693                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_DIRTY, nr);
2694                 __zone_stat_mod_folio(folio, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
2695                 __node_stat_mod_folio(folio, NR_DIRTIED, nr);
2696                 wb_stat_mod(wb, WB_RECLAIMABLE, nr);
2697                 wb_stat_mod(wb, WB_DIRTIED, nr);
2698                 task_io_account_write(nr * PAGE_SIZE);
2699                 current->nr_dirtied += nr;
2700                 __this_cpu_add(bdp_ratelimits, nr);
2701
2702                 mem_cgroup_track_foreign_dirty(folio, wb);
2703         }
2704 }
2705
2706 /*
2707  * Helper function for deaccounting dirty page without writeback.
2708  *
2709  */
2710 void folio_account_cleaned(struct folio *folio, struct bdi_writeback *wb)
2711 {
2712         long nr = folio_nr_pages(folio);
2713
2714         lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_DIRTY, -nr);
2715         zone_stat_mod_folio(folio, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
2716         wb_stat_mod(wb, WB_RECLAIMABLE, -nr);
2717         task_io_account_cancelled_write(nr * PAGE_SIZE);
2718 }
2719
2720 /*
2721  * Mark the folio dirty, and set it dirty in the page cache.
2722  *
2723  * If warn is true, then emit a warning if the folio is not uptodate and has
2724  * not been truncated.
2725  *
2726  * It is the caller's responsibility to prevent the folio from being truncated
2727  * while this function is in progress, although it may have been truncated
2728  * before this function is called.  Most callers have the folio locked.
2729  * A few have the folio blocked from truncation through other means (e.g.
2730  * zap_vma_pages() has it mapped and is holding the page table lock).
2731  * When called from mark_buffer_dirty(), the filesystem should hold a
2732  * reference to the buffer_head that is being marked dirty, which causes
2733  * try_to_free_buffers() to fail.
2734  */
2735 void __folio_mark_dirty(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
2736                              int warn)
2737 {
2738         unsigned long flags;
2739
2740         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
2741         if (folio->mapping) {   /* Race with truncate? */
2742                 WARN_ON_ONCE(warn && !folio_test_uptodate(folio));
2743                 folio_account_dirtied(folio, mapping);
2744                 __xa_set_mark(&mapping->i_pages, folio_index(folio),
2745                                 PAGECACHE_TAG_DIRTY);
2746         }
2747         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
2748 }
2749
2750 /**
2751  * filemap_dirty_folio - Mark a folio dirty for filesystems which do not use buffer_heads.
2752  * @mapping: Address space this folio belongs to.
2753  * @folio: Folio to be marked as dirty.
2754  *
2755  * Filesystems which do not use buffer heads should call this function
2756  * from their dirty_folio address space operation.  It ignores the
2757  * contents of folio_get_private(), so if the filesystem marks individual
2758  * blocks as dirty, the filesystem should handle that itself.
2759  *
2760  * This is also sometimes used by filesystems which use buffer_heads when
2761  * a single buffer is being dirtied: we want to set the folio dirty in
2762  * that case, but not all the buffers.  This is a "bottom-up" dirtying,
2763  * whereas block_dirty_folio() is a "top-down" dirtying.
2764  *
2765  * The caller must ensure this doesn't race with truncation.  Most will
2766  * simply hold the folio lock, but e.g. zap_pte_range() calls with the
2767  * folio mapped and the pte lock held, which also locks out truncation.
2768  */
2769 bool filemap_dirty_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
2770 {
2771         if (folio_test_set_dirty(folio))
2772                 return false;
2773
2774         __folio_mark_dirty(folio, mapping, !folio_test_private(folio));
2775
2776         if (mapping->host) {
2777                 /* !PageAnon && !swapper_space */
2778                 __mark_inode_dirty(mapping->host, I_DIRTY_PAGES);
2779         }
2780         return true;
2781 }
2782 EXPORT_SYMBOL(filemap_dirty_folio);
2783
2784 /**
2785  * folio_redirty_for_writepage - Decline to write a dirty folio.
2786  * @wbc: The writeback control.
2787  * @folio: The folio.
2788  *
2789  * When a writepage implementation decides that it doesn't want to write
2790  * @folio for some reason, it should call this function, unlock @folio and
2791  * return 0.
2792  *
2793  * Return: True if we redirtied the folio.  False if someone else dirtied
2794  * it first.
2795  */
2796 bool folio_redirty_for_writepage(struct writeback_control *wbc,
2797                 struct folio *folio)
2798 {
2799         struct address_space *mapping = folio->mapping;
2800         long nr = folio_nr_pages(folio);
2801         bool ret;
2802
2803         wbc->pages_skipped += nr;
2804         ret = filemap_dirty_folio(mapping, folio);
2805         if (mapping && mapping_can_writeback(mapping)) {
2806                 struct inode *inode = mapping->host;
2807                 struct bdi_writeback *wb;
2808                 struct wb_lock_cookie cookie = {};
2809
2810                 wb = unlocked_inode_to_wb_begin(inode, &cookie);
2811                 current->nr_dirtied -= nr;
2812                 node_stat_mod_folio(folio, NR_DIRTIED, -nr);
2813                 wb_stat_mod(wb, WB_DIRTIED, -nr);
2814                 unlocked_inode_to_wb_end(inode, &cookie);
2815         }
2816         return ret;
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL(folio_redirty_for_writepage);
2819
2820 /**
2821  * folio_mark_dirty - Mark a folio as being modified.
2822  * @folio: The folio.
2823  *
2824  * The folio may not be truncated while this function is running.
2825  * Holding the folio lock is sufficient to prevent truncation, but some
2826  * callers cannot acquire a sleeping lock.  These callers instead hold
2827  * the page table lock for a page table which contains at least one page
2828  * in this folio.  Truncation will block on the page table lock as it
2829  * unmaps pages before removing the folio from its mapping.
2830  *
2831  * Return: True if the folio was newly dirtied, false if it was already dirty.
2832  */
2833 bool folio_mark_dirty(struct folio *folio)
2834 {
2835         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2836
2837         if (likely(mapping)) {
2838                 /*
2839                  * readahead/folio_deactivate could remain
2840                  * PG_readahead/PG_reclaim due to race with folio_end_writeback
2841                  * About readahead, if the folio is written, the flags would be
2842                  * reset. So no problem.
2843                  * About folio_deactivate, if the folio is redirtied,
2844                  * the flag will be reset. So no problem. but if the
2845                  * folio is used by readahead it will confuse readahead
2846                  * and make it restart the size rampup process. But it's
2847                  * a trivial problem.
2848                  */
2849                 if (folio_test_reclaim(folio))
2850                         folio_clear_reclaim(folio);
2851                 return mapping->a_ops->dirty_folio(mapping, folio);
2852         }
2853
2854         return noop_dirty_folio(mapping, folio);
2855 }
2856 EXPORT_SYMBOL(folio_mark_dirty);
2857
2858 /*
2859  * folio_mark_dirty() is racy if the caller has no reference against
2860  * folio->mapping->host, and if the folio is unlocked.  This is because another
2861  * CPU could truncate the folio off the mapping and then free the mapping.
2862  *
2863  * Usually, the folio _is_ locked, or the caller is a user-space process which
2864  * holds a reference on the inode by having an open file.
2865  *
2866  * In other cases, the folio should be locked before running folio_mark_dirty().
2867  */
2868 bool folio_mark_dirty_lock(struct folio *folio)
2869 {
2870         bool ret;
2871
2872         folio_lock(folio);
2873         ret = folio_mark_dirty(folio);
2874         folio_unlock(folio);
2875         return ret;
2876 }
2877 EXPORT_SYMBOL(folio_mark_dirty_lock);
2878
2879 /*
2880  * This cancels just the dirty bit on the kernel page itself, it does NOT
2881  * actually remove dirty bits on any mmap's that may be around. It also
2882  * leaves the page tagged dirty, so any sync activity will still find it on
2883  * the dirty lists, and in particular, clear_page_dirty_for_io() will still
2884  * look at the dirty bits in the VM.
2885  *
2886  * Doing this should *normally* only ever be done when a page is truncated,
2887  * and is not actually mapped anywhere at all. However, fs/buffer.c does
2888  * this when it notices that somebody has cleaned out all the buffers on a
2889  * page without actually doing it through the VM. Can you say "ext3 is
2890  * horribly ugly"? Thought you could.
2891  */
2892 void __folio_cancel_dirty(struct folio *folio)
2893 {
2894         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2895
2896         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
2897                 struct inode *inode = mapping->host;
2898                 struct bdi_writeback *wb;
2899                 struct wb_lock_cookie cookie = {};
2900
2901                 wb = unlocked_inode_to_wb_begin(inode, &cookie);
2902
2903                 if (folio_test_clear_dirty(folio))
2904                         folio_account_cleaned(folio, wb);
2905
2906                 unlocked_inode_to_wb_end(inode, &cookie);
2907         } else {
2908                 folio_clear_dirty(folio);
2909         }
2910 }
2911 EXPORT_SYMBOL(__folio_cancel_dirty);
2912
2913 /*
2914  * Clear a folio's dirty flag, while caring for dirty memory accounting.
2915  * Returns true if the folio was previously dirty.
2916  *
2917  * This is for preparing to put the folio under writeout.  We leave
2918  * the folio tagged as dirty in the xarray so that a concurrent
2919  * write-for-sync can discover it via a PAGECACHE_TAG_DIRTY walk.
2920  * The ->writepage implementation will run either folio_start_writeback()
2921  * or folio_mark_dirty(), at which stage we bring the folio's dirty flag
2922  * and xarray dirty tag back into sync.
2923  *
2924  * This incoherency between the folio's dirty flag and xarray tag is
2925  * unfortunate, but it only exists while the folio is locked.
2926  */
2927 bool folio_clear_dirty_for_io(struct folio *folio)
2928 {
2929         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2930         bool ret = false;
2931
2932         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2933
2934         if (mapping && mapping_can_writeback(mapping)) {
2935                 struct inode *inode = mapping->host;
2936                 struct bdi_writeback *wb;
2937                 struct wb_lock_cookie cookie = {};
2938
2939                 /*
2940                  * Yes, Virginia, this is indeed insane.
2941                  *
2942                  * We use this sequence to make sure that
2943                  *  (a) we account for dirty stats properly
2944                  *  (b) we tell the low-level filesystem to
2945                  *      mark the whole folio dirty if it was
2946                  *      dirty in a pagetable. Only to then
2947                  *  (c) clean the folio again and return 1 to
2948                  *      cause the writeback.
2949                  *
2950                  * This way we avoid all nasty races with the
2951                  * dirty bit in multiple places and clearing
2952                  * them concurrently from different threads.
2953                  *
2954                  * Note! Normally the "folio_mark_dirty(folio)"
2955                  * has no effect on the actual dirty bit - since
2956                  * that will already usually be set. But we
2957                  * need the side effects, and it can help us
2958                  * avoid races.
2959                  *
2960                  * We basically use the folio "master dirty bit"
2961                  * as a serialization point for all the different
2962                  * threads doing their things.
2963                  */
2964                 if (folio_mkclean(folio))
2965                         folio_mark_dirty(folio);
2966                 /*
2967                  * We carefully synchronise fault handlers against
2968                  * installing a dirty pte and marking the folio dirty
2969                  * at this point.  We do this by having them hold the
2970                  * page lock while dirtying the folio, and folios are
2971                  * always locked coming in here, so we get the desired
2972                  * exclusion.
2973                  */
2974                 wb = unlocked_inode_to_wb_begin(inode, &cookie);
2975                 if (folio_test_clear_dirty(folio)) {
2976                         long nr = folio_nr_pages(folio);
2977                         lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_DIRTY, -nr);
2978                         zone_stat_mod_folio(folio, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
2979                         wb_stat_mod(wb, WB_RECLAIMABLE, -nr);
2980                         ret = true;
2981                 }
2982                 unlocked_inode_to_wb_end(inode, &cookie);
2983                 return ret;
2984         }
2985         return folio_test_clear_dirty(folio);
2986 }
2987 EXPORT_SYMBOL(folio_clear_dirty_for_io);
2988
2989 static void wb_inode_writeback_start(struct bdi_writeback *wb)
2990 {
2991         atomic_inc(&wb->writeback_inodes);
2992 }
2993
2994 static void wb_inode_writeback_end(struct bdi_writeback *wb)
2995 {
2996         unsigned long flags;
2997         atomic_dec(&wb->writeback_inodes);
2998         /*
2999          * Make sure estimate of writeback throughput gets updated after
3000          * writeback completed. We delay the update by BANDWIDTH_INTERVAL
3001          * (which is the interval other bandwidth updates use for batching) so
3002          * that if multiple inodes end writeback at a similar time, they get
3003          * batched into one bandwidth update.
3004          */
3005         spin_lock_irqsave(&wb->work_lock, flags);
3006         if (test_bit(WB_registered, &wb->state))
3007                 queue_delayed_work(bdi_wq, &wb->bw_dwork, BANDWIDTH_INTERVAL);
3008         spin_unlock_irqrestore(&wb->work_lock, flags);
3009 }
3010
3011 bool __folio_end_writeback(struct folio *folio)
3012 {
3013         long nr = folio_nr_pages(folio);
3014         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
3015         bool ret;
3016
3017         if (mapping && mapping_use_writeback_tags(mapping)) {
3018                 struct inode *inode = mapping->host;
3019                 struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(inode);
3020                 unsigned long flags;
3021
3022                 xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
3023                 ret = folio_xor_flags_has_waiters(folio, 1 << PG_writeback);
3024                 __xa_clear_mark(&mapping->i_pages, folio_index(folio),
3025                                         PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
3026                 if (bdi->capabilities & BDI_CAP_WRITEBACK_ACCT) {
3027                         struct bdi_writeback *wb = inode_to_wb(inode);
3028
3029                         wb_stat_mod(wb, WB_WRITEBACK, -nr);
3030                         __wb_writeout_add(wb, nr);
3031                         if (!mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK))
3032                                 wb_inode_writeback_end(wb);
3033                 }
3034
3035                 if (mapping->host && !mapping_tagged(mapping,
3036                                                      PAGECACHE_TAG_WRITEBACK))
3037                         sb_clear_inode_writeback(mapping->host);
3038
3039                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
3040         } else {
3041                 ret = folio_xor_flags_has_waiters(folio, 1 << PG_writeback);
3042         }
3043
3044         lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_WRITEBACK, -nr);
3045         zone_stat_mod_folio(folio, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
3046         node_stat_mod_folio(folio, NR_WRITTEN, nr);
3047
3048         return ret;
3049 }
3050
3051 void __folio_start_writeback(struct folio *folio, bool keep_write)
3052 {
3053         long nr = folio_nr_pages(folio);
3054         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
3055         int access_ret;
3056
3057         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_writeback(folio), folio);
3058         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
3059
3060         if (mapping && mapping_use_writeback_tags(mapping)) {
3061                 XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
3062                 struct inode *inode = mapping->host;
3063                 struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(inode);
3064                 unsigned long flags;
3065                 bool on_wblist;
3066
3067                 xas_lock_irqsave(&xas, flags);
3068                 xas_load(&xas);
3069                 folio_test_set_writeback(folio);
3070
3071                 on_wblist = mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
3072
3073                 xas_set_mark(&xas, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
3074                 if (bdi->capabilities & BDI_CAP_WRITEBACK_ACCT) {
3075                         struct bdi_writeback *wb = inode_to_wb(inode);
3076
3077                         wb_stat_mod(wb, WB_WRITEBACK, nr);
3078                         if (!on_wblist)
3079                                 wb_inode_writeback_start(wb);
3080                 }
3081
3082                 /*
3083                  * We can come through here when swapping anonymous
3084                  * folios, so we don't necessarily have an inode to
3085                  * track for sync.
3086                  */
3087                 if (mapping->host && !on_wblist)
3088                         sb_mark_inode_writeback(mapping->host);
3089                 if (!folio_test_dirty(folio))
3090                         xas_clear_mark(&xas, PAGECACHE_TAG_DIRTY);
3091                 if (!keep_write)
3092                         xas_clear_mark(&xas, PAGECACHE_TAG_TOWRITE);
3093                 xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
3094         } else {
3095                 folio_test_set_writeback(folio);
3096         }
3097
3098         lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_WRITEBACK, nr);
3099         zone_stat_mod_folio(folio, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
3100
3101         access_ret = arch_make_folio_accessible(folio);
3102         /*
3103          * If writeback has been triggered on a page that cannot be made
3104          * accessible, it is too late to recover here.
3105          */
3106         VM_BUG_ON_FOLIO(access_ret != 0, folio);
3107 }
3108 EXPORT_SYMBOL(__folio_start_writeback);
3109
3110 /**
3111  * folio_wait_writeback - Wait for a folio to finish writeback.
3112  * @folio: The folio to wait for.
3113  *
3114  * If the folio is currently being written back to storage, wait for the
3115  * I/O to complete.
3116  *
3117  * Context: Sleeps.  Must be called in process context and with
3118  * no spinlocks held.  Caller should hold a reference on the folio.
3119  * If the folio is not locked, writeback may start again after writeback
3120  * has finished.
3121  */
3122 void folio_wait_writeback(struct folio *folio)
3123 {
3124         while (folio_test_writeback(folio)) {
3125                 trace_folio_wait_writeback(folio, folio_mapping(folio));
3126                 folio_wait_bit(folio, PG_writeback);
3127         }
3128 }
3129 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_wait_writeback);
3130
3131 /**
3132  * folio_wait_writeback_killable - Wait for a folio to finish writeback.
3133  * @folio: The folio to wait for.
3134  *
3135  * If the folio is currently being written back to storage, wait for the
3136  * I/O to complete or a fatal signal to arrive.
3137  *
3138  * Context: Sleeps.  Must be called in process context and with
3139  * no spinlocks held.  Caller should hold a reference on the folio.
3140  * If the folio is not locked, writeback may start again after writeback
3141  * has finished.
3142  * Return: 0 on success, -EINTR if we get a fatal signal while waiting.
3143  */
3144 int folio_wait_writeback_killable(struct folio *folio)
3145 {
3146         while (folio_test_writeback(folio)) {
3147                 trace_folio_wait_writeback(folio, folio_mapping(folio));
3148                 if (folio_wait_bit_killable(folio, PG_writeback))
3149                         return -EINTR;
3150         }
3151
3152         return 0;
3153 }
3154 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_wait_writeback_killable);
3155
3156 /**
3157  * folio_wait_stable() - wait for writeback to finish, if necessary.
3158  * @folio: The folio to wait on.
3159  *
3160  * This function determines if the given folio is related to a backing
3161  * device that requires folio contents to be held stable during writeback.
3162  * If so, then it will wait for any pending writeback to complete.
3163  *
3164  * Context: Sleeps.  Must be called in process context and with
3165  * no spinlocks held.  Caller should hold a reference on the folio.
3166  * If the folio is not locked, writeback may start again after writeback
3167  * has finished.
3168  */
3169 void folio_wait_stable(struct folio *folio)
3170 {
3171         if (mapping_stable_writes(folio_mapping(folio)))
3172                 folio_wait_writeback(folio);
3173 }
3174 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_wait_stable);