Quelle  huge_memory.c

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

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

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

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

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

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

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

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

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

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_READ_ONLY_THP_FOR_FS))
  return false;

 if (!vma->vm_file)
  return false;

 inode = file_inode(vma->vm_file);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  if (!orders)
   return 0;
 }

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

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

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

 if (vma_is_temporary_stack(vma))
  return 0;

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

 return orders;
}

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

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

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

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

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

 if (!get_huge_zero_page())
  return NULL;

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

 return READ_ONCE(huge_zero_folio);
}

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

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

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

 return 0;
}

static struct shrinker *huge_zero_page_shrinker;

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

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

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

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

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

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

static struct kobj_attribute enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);

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

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

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

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

 return count;
}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 if (err < 0)
  return err;

 return count;
}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 if (ret > 0) {
  int err;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  sum += this->stats[order][item];
 }

 return sum;
}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 return ret;
}

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

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

 thpsize->order = order;

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 return 0;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 return 0;
}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  if (!policy)
   goto err;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 return &pgdat->deferred_split_queue;
}
#endif

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 off_sub = (off - ret) & (size - 1);

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

 ret += off_sub;
 return ret;
}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

}

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

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

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

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

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

 return GFP_TRANSHUGE_LIGHT;
}

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

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

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

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

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

 return __do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
}

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

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

 lockdep_assert_held(pmd_lockptr(mm, pmd));

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

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

  return -EEXIST;
 }

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

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

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

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

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

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

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

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

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

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

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_pfn_pmd);

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

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

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

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

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

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_folio_pmd);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

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

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_pfn_pud);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 ret = -EAGAIN;
 pmd = *src_pmd;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

unlock:
 spin_unlock(vmf->ptl);
}

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

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

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

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

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

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

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

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

 spin_lock(vmf->ptl);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 nid = folio_nid(folio);

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

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

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

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

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

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

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

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

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

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

 if (!folio_trylock(folio))
  goto out;

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

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

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

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

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

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

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

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

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 return pmd;
}

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

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

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

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

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

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PMD_SIZE);

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

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

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

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

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

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

  if (pmd_protnone(*pmd))
   goto unlock;

  folio = pmd_folio(*pmd);
  toptier = node_is_toptier(folio_nid(folio));
  /*
 * Skip scanning top tier node if normal numa
 * balancing is disabled
 */
  if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_NORMAL) &&
      toptier)
   goto unlock;

  if (folio_use_access_time(folio))
   folio_xchg_access_time(folio,
            jiffies_to_msecs(jiffies));
 }
 /*
 * In case prot_numa, we are under mmap_read_lock(mm). It's critical
 * to not clear pmd intermittently to avoid race with MADV_DONTNEED
 * which is also under mmap_read_lock(mm):
 *
 * CPU0: CPU1:
 * change_huge_pmd(prot_numa=1)
 *  pmdp_huge_get_and_clear_notify()
 * madvise_dontneed()
 *  zap_pmd_range()
 *   pmd_trans_huge(*pmd) == 0 (without ptl)
 *   // skip the pmd
 *  set_pmd_at();
 *  // pmd is re-established
 *
 * The race makes MADV_DONTNEED miss the huge pmd and don't clear it
 * which may break userspace.
 *
 * pmdp_invalidate_ad() is required to make sure we don't miss
 * dirty/young flags set by hardware.
 */
 oldpmd = pmdp_invalidate_ad(vma, addr, pmd);

 entry = pmd_modify(oldpmd, newprot);
 if (uffd_wp)
  entry = pmd_mkuffd_wp(entry);
 else if (uffd_wp_resolve)
  /*
 * Leave the write bit to be handled by PF interrupt
 * handler, then things like COW could be properly
 * handled.
 */
  entry = pmd_clear_uffd_wp(entry);

 /* See change_pte_range(). */
 if ((cp_flags & MM_CP_TRY_CHANGE_WRITABLE) && !pmd_write(entry) &&
     can_change_pmd_writable(vma, addr, entry))
  entry = pmd_mkwrite(entry, vma);

 ret = HPAGE_PMD_NR;
 set_pmd_at(mm, addr, pmd, entry);

 if (huge_pmd_needs_flush(oldpmd, entry))
  tlb_flush_pmd_range(tlb, addr, HPAGE_PMD_SIZE);
unlock:
 spin_unlock(ptl);
 return ret;
}

/*
 * Returns:
 *
 * - 0: if pud leaf changed from under us
 * - 1: if pud can be skipped
 * - HPAGE_PUD_NR: if pud was successfully processed
 */
#ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD
int change_huge_pud(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
      pud_t *pudp, unsigned long addr, pgprot_t newprot,
      unsigned long cp_flags)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pud_t oldpud, entry;
 spinlock_t *ptl;

 tlb_change_page_size(tlb, HPAGE_PUD_SIZE);

 /* NUMA balancing doesn't apply to dax */
 if (cp_flags & MM_CP_PROT_NUMA)
  return 1;

 /*
 * Huge entries on userfault-wp only works with anonymous, while we
 * don't have anonymous PUDs yet.
 */
 if (WARN_ON_ONCE(cp_flags & MM_CP_UFFD_WP_ALL))
  return 1;

 ptl = __pud_trans_huge_lock(pudp, vma);
 if (!ptl)
  return 0;

 /*
 * Can't clear PUD or it can race with concurrent zapping.  See
 * change_huge_pmd().
 */
 oldpud = pudp_invalidate(vma, addr, pudp);
 entry = pud_modify(oldpud, newprot);
 set_pud_at(mm, addr, pudp, entry);
 tlb_flush_pud_range(tlb, addr, HPAGE_PUD_SIZE);

 spin_unlock(ptl);
 return HPAGE_PUD_NR;
}
#endif

#ifdef CONFIG_USERFAULTFD
/*
 * The PT lock for src_pmd and dst_vma/src_vma (for reading) are locked by
 * the caller, but it must return after releasing the page_table_lock.
 * Just move the page from src_pmd to dst_pmd if possible.
 * Return zero if succeeded in moving the page, -EAGAIN if it needs to be
 * repeated by the caller, or other errors in case of failure.
 */
int move_pages_huge_pmd(struct mm_struct *mm, pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, pmd_t dst_pmdval,
   struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
   unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr)
{
 pmd_t _dst_pmd, src_pmdval;
 struct page *src_page;
 struct folio *src_folio;
 struct anon_vma *src_anon_vma;
 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
 pgtable_t src_pgtable;
 struct mmu_notifier_range range;
 int err = 0;

 src_pmdval = *src_pmd;
 src_ptl = pmd_lockptr(mm, src_pmd);

 lockdep_assert_held(src_ptl);
 vma_assert_locked(src_vma);
 vma_assert_locked(dst_vma);

 /* Sanity checks before the operation */
 if (WARN_ON_ONCE(!pmd_none(dst_pmdval)) || WARN_ON_ONCE(src_addr & ~HPAGE_PMD_MASK) ||
     WARN_ON_ONCE(dst_addr & ~HPAGE_PMD_MASK)) {
  spin_unlock(src_ptl);
  return -EINVAL;
 }

 if (!pmd_trans_huge(src_pmdval)) {
  spin_unlock(src_ptl);
  if (is_pmd_migration_entry(src_pmdval)) {
   pmd_migration_entry_wait(mm, &src_pmdval);
   return -EAGAIN;
  }
  return -ENOENT;
 }

 src_page = pmd_page(src_pmdval);

 if (!is_huge_zero_pmd(src_pmdval)) {
  if (unlikely(!PageAnonExclusive(src_page))) {
   spin_unlock(src_ptl);
   return -EBUSY;
  }

  src_folio = page_folio(src_page);
  folio_get(src_folio);
 } else
  src_folio = NULL;

 spin_unlock(src_ptl);

 flush_cache_range(src_vma, src_addr, src_addr + HPAGE_PMD_SIZE);
 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm, src_addr,
    src_addr + HPAGE_PMD_SIZE);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);

 if (src_folio) {
  folio_lock(src_folio);

  /*
 * split_huge_page walks the anon_vma chain without the page
 * lock. Serialize against it with the anon_vma lock, the page
 * lock is not enough.
 */
  src_anon_vma = folio_get_anon_vma(src_folio);
  if (!src_anon_vma) {
   err = -EAGAIN;
   goto unlock_folio;
  }
  anon_vma_lock_write(src_anon_vma);
 } else
  src_anon_vma = NULL;

 dst_ptl = pmd_lockptr(mm, dst_pmd);
 double_pt_lock(src_ptl, dst_ptl);
 if (unlikely(!pmd_same(*src_pmd, src_pmdval) ||
       !pmd_same(*dst_pmd, dst_pmdval))) {
  err = -EAGAIN;
  goto unlock_ptls;
 }
 if (src_folio) {
  if (folio_maybe_dma_pinned(src_folio) ||
      !PageAnonExclusive(&src_folio->page)) {
   err = -EBUSY;
   goto unlock_ptls;
  }

  if (WARN_ON_ONCE(!folio_test_head(src_folio)) ||
      WARN_ON_ONCE(!folio_test_anon(src_folio))) {
   err = -EBUSY;
   goto unlock_ptls;
  }

  src_pmdval = pmdp_huge_clear_flush(src_vma, src_addr, src_pmd);
  /* Folio got pinned from under us. Put it back and fail the move. */
  if (folio_maybe_dma_pinned(src_folio)) {
   set_pmd_at(mm, src_addr, src_pmd, src_pmdval);
   err = -EBUSY;
   goto unlock_ptls;
  }

  folio_move_anon_rmap(src_folio, dst_vma);
  src_folio->index = linear_page_index(dst_vma, dst_addr);

  _dst_pmd = folio_mk_pmd(src_folio, dst_vma->vm_page_prot);
  /* Follow mremap() behavior and treat the entry dirty after the move */
  _dst_pmd = pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(_dst_pmd), dst_vma);
 } else {
  src_pmdval = pmdp_huge_clear_flush(src_vma, src_addr, src_pmd);
  _dst_pmd = folio_mk_pmd(src_folio, dst_vma->vm_page_prot);
 }
 set_pmd_at(mm, dst_addr, dst_pmd, _dst_pmd);

 src_pgtable = pgtable_trans_huge_withdraw(mm, src_pmd);
 pgtable_trans_huge_deposit(mm, dst_pmd, src_pgtable);
unlock_ptls:
 double_pt_unlock(src_ptl, dst_ptl);
 if (src_anon_vma) {
  anon_vma_unlock_write(src_anon_vma);
  put_anon_vma(src_anon_vma);
 }
unlock_folio:
 /* unblock rmap walks */
 if (src_folio)
  folio_unlock(src_folio);
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 if (src_folio)
  folio_put(src_folio);
 return err;
}
#endif /* CONFIG_USERFAULTFD */

/*
 * Returns page table lock pointer if a given pmd maps a thp, NULL otherwise.
 *
 * Note that if it returns page table lock pointer, this routine returns without
 * unlocking page table lock. So callers must unlock it.
 */
spinlock_t *__pmd_trans_huge_lock(pmd_t *pmd, struct vm_area_struct *vma)
{
 spinlock_t *ptl;
 ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, pmd);
 if (likely(is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd)))
  return ptl;
 spin_unlock(ptl);
 return NULL;
}

/*
 * Returns page table lock pointer if a given pud maps a thp, NULL otherwise.
 *
 * Note that if it returns page table lock pointer, this routine returns without
 * unlocking page table lock. So callers must unlock it.
 */
spinlock_t *__pud_trans_huge_lock(pud_t *pud, struct vm_area_struct *vma)
{
 spinlock_t *ptl;

 ptl = pud_lock(vma->vm_mm, pud);
 if (likely(pud_trans_huge(*pud)))
  return ptl;
 spin_unlock(ptl);
 return NULL;
}

#ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD
int zap_huge_pud(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
   pud_t *pud, unsigned long addr)
{
 spinlock_t *ptl;
 pud_t orig_pud;

 ptl = __pud_trans_huge_lock(pud, vma);
 if (!ptl)
  return 0;

 orig_pud = pudp_huge_get_and_clear_full(vma, addr, pud, tlb->fullmm);
 arch_check_zapped_pud(vma, orig_pud);
 tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pud, addr);
 if (!vma_is_dax(vma) && vma_is_special_huge(vma)) {
  spin_unlock(ptl);
  /* No zero page support yet */
 } else {
  struct page *page = NULL;
  struct folio *folio;

  /* No support for anonymous PUD pages or migration yet */
  VM_WARN_ON_ONCE(vma_is_anonymous(vma) ||
    !pud_present(orig_pud));

  page = pud_page(orig_pud);
  folio = page_folio(page);
  folio_remove_rmap_pud(folio, page, vma);
  add_mm_counter(tlb->mm, mm_counter_file(folio), -HPAGE_PUD_NR);

  spin_unlock(ptl);
  tlb_remove_page_size(tlb, page, HPAGE_PUD_SIZE);
 }
 return 1;
}

static void __split_huge_pud_locked(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
  unsigned long haddr)
{
 struct folio *folio;
 struct page *page;
 pud_t old_pud;

 VM_BUG_ON(haddr & ~HPAGE_PUD_MASK);
 VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_start > haddr, vma);
 VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_end < haddr + HPAGE_PUD_SIZE, vma);
 VM_BUG_ON(!pud_trans_huge(*pud));

 count_vm_event(THP_SPLIT_PUD);

 old_pud = pudp_huge_clear_flush(vma, haddr, pud);

 if (!vma_is_dax(vma))
  return;

 page = pud_page(old_pud);
 folio = page_folio(page);

 if (!folio_test_dirty(folio) && pud_dirty(old_pud))
  folio_mark_dirty(folio);
 if (!folio_test_referenced(folio) && pud_young(old_pud))
  folio_set_referenced(folio);
 folio_remove_rmap_pud(folio, page, vma);
 folio_put(folio);
 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio),
  -HPAGE_PUD_NR);
}

void __split_huge_pud(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
  unsigned long address)
{
 spinlock_t *ptl;
 struct mmu_notifier_range range;

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
    address & HPAGE_PUD_MASK,
    (address & HPAGE_PUD_MASK) + HPAGE_PUD_SIZE);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 ptl = pud_lock(vma->vm_mm, pud);
 if (unlikely(!pud_trans_huge(*pud)))
  goto out;
 __split_huge_pud_locked(vma, pud, range.start);

out:
 spin_unlock(ptl);
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
}
#else
void __split_huge_pud(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
  unsigned long address)
{
}
#endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */

static void __split_huge_zero_page_pmd(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long haddr, pmd_t *pmd)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pgtable_t pgtable;
 pmd_t _pmd, old_pmd;
 unsigned long addr;
 pte_t *pte;
 int i;

 /*
 * Leave pmd empty until pte is filled note that it is fine to delay
 * notification until mmu_notifier_invalidate_range_end() as we are
 * replacing a zero pmd write protected page with a zero pte write
 * protected page.
 *
 * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
 */
 old_pmd = pmdp_huge_clear_flush(vma, haddr, pmd);

 pgtable = pgtable_trans_huge_withdraw(mm, pmd);
 pmd_populate(mm, &_pmd, pgtable);

 pte = pte_offset_map(&_pmd, haddr);
 VM_BUG_ON(!pte);
 for (i = 0, addr = haddr; i < HPAGE_PMD_NR; i++, addr += PAGE_SIZE) {
  pte_t entry;

  entry = pfn_pte(my_zero_pfn(addr), vma->vm_page_prot);
  entry = pte_mkspecial(entry);
  if (pmd_uffd_wp(old_pmd))
   entry = pte_mkuffd_wp(entry);
  VM_BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
  set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
  pte++;
 }
 pte_unmap(pte - 1);
 smp_wmb(); /* make pte visible before pmd */
 pmd_populate(mm, pmd, pgtable);
}

static void __split_huge_pmd_locked(struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
  unsigned long haddr, bool freeze)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 struct folio *folio;
 struct page *page;
 pgtable_t pgtable;
 pmd_t old_pmd, _pmd;
 bool young, write, soft_dirty, pmd_migration = false, uffd_wp = false;
 bool anon_exclusive = false, dirty = false;
 unsigned long addr;
 pte_t *pte;
 int i;

 VM_BUG_ON(haddr & ~HPAGE_PMD_MASK);
 VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_start > haddr, vma);
 VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_end < haddr + HPAGE_PMD_SIZE, vma);
 VM_BUG_ON(!is_pmd_migration_entry(*pmd) && !pmd_trans_huge(*pmd));

 count_vm_event(THP_SPLIT_PMD);

 if (!vma_is_anonymous(vma)) {
  old_pmd = pmdp_huge_clear_flush(vma, haddr, pmd);
  /*
 * We are going to unmap this huge page. So
 * just go ahead and zap it
 */
  if (arch_needs_pgtable_deposit())
   zap_deposited_table(mm, pmd);
  if (!vma_is_dax(vma) && vma_is_special_huge(vma))
   return;
  if (unlikely(is_pmd_migration_entry(old_pmd))) {
   swp_entry_t entry;

   entry = pmd_to_swp_entry(old_pmd);
   folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
  } else if (is_huge_zero_pmd(old_pmd)) {
   return;
  } else {
   page = pmd_page(old_pmd);
   folio = page_folio(page);
   if (!folio_test_dirty(folio) && pmd_dirty(old_pmd))
    folio_mark_dirty(folio);
   if (!folio_test_referenced(folio) && pmd_young(old_pmd))
    folio_set_referenced(folio);
   folio_remove_rmap_pmd(folio, page, vma);
   folio_put(folio);
  }
  add_mm_counter(mm, mm_counter_file(folio), -HPAGE_PMD_NR);
  return;
 }

 if (is_huge_zero_pmd(*pmd)) {
  /*
 * FIXME: Do we want to invalidate secondary mmu by calling
 * mmu_notifier_arch_invalidate_secondary_tlbs() see comments below
 * inside __split_huge_pmd() ?
 *
 * We are going from a zero huge page write protected to zero
 * small page also write protected so it does not seems useful
 * to invalidate secondary mmu at this time.
 */
  return __split_huge_zero_page_pmd(vma, haddr, pmd);
 }

 pmd_migration = is_pmd_migration_entry(*pmd);
 if (unlikely(pmd_migration)) {
  swp_entry_t entry;

  old_pmd = *pmd;
  entry = pmd_to_swp_entry(old_pmd);
  page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
  write = is_writable_migration_entry(entry);
  if (PageAnon(page))
   anon_exclusive = is_readable_exclusive_migration_entry(entry);
  young = is_migration_entry_young(entry);
  dirty = is_migration_entry_dirty(entry);
  soft_dirty = pmd_swp_soft_dirty(old_pmd);
  uffd_wp = pmd_swp_uffd_wp(old_pmd);
 } else {
  /*
 * Up to this point the pmd is present and huge and userland has
 * the whole access to the hugepage during the split (which
 * happens in place). If we overwrite the pmd with the not-huge
 * version pointing to the pte here (which of course we could if
 * all CPUs were bug free), userland could trigger a small page
 * size TLB miss on the small sized TLB while the hugepage TLB
 * entry is still established in the huge TLB. Some CPU doesn't
 * like that. See
 * http://support.amd.com/TechDocs/41322_10h_Rev_Gd.pdf, Erratum
 * 383 on page 105. Intel should be safe but is also warns that
 * it's only safe if the permission and cache attributes of the
 * two entries loaded in the two TLB is identical (which should
 * be the case here). But it is generally safer to never allow
 * small and huge TLB entries for the same virtual address to be
 * loaded simultaneously. So instead of doing "pmd_populate();
 * flush_pmd_tlb_range();" we first mark the current pmd
 * notpresent (atomically because here the pmd_trans_huge must
 * remain set at all times on the pmd until the split is
 * complete for this pmd), then we flush the SMP TLB and finally
 * we write the non-huge version of the pmd entry with
 * pmd_populate.
 */
  old_pmd = pmdp_invalidate(vma, haddr, pmd);
  page = pmd_page(old_pmd);
  folio = page_folio(page);
  if (pmd_dirty(old_pmd)) {
   dirty = true;
   folio_set_dirty(folio);
  }
  write = pmd_write(old_pmd);
  young = pmd_young(old_pmd);
  soft_dirty = pmd_soft_dirty(old_pmd);
  uffd_wp = pmd_uffd_wp(old_pmd);

  VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
  VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_anon(folio), folio);

  /*
 * Without "freeze", we'll simply split the PMD, propagating the
 * PageAnonExclusive() flag for each PTE by setting it for
 * each subpage -- no need to (temporarily) clear.
 *
 * With "freeze" we want to replace mapped pages by
 * migration entries right away. This is only possible if we
 * managed to clear PageAnonExclusive() -- see
 * set_pmd_migration_entry().
 *
 * In case we cannot clear PageAnonExclusive(), split the PMD
 * only and let try_to_migrate_one() fail later.
 *
 * See folio_try_share_anon_rmap_pmd(): invalidate PMD first.
 */
  anon_exclusive = PageAnonExclusive(page);
  if (freeze && anon_exclusive &&
      folio_try_share_anon_rmap_pmd(folio, page))
   freeze = false;
  if (!freeze) {
   rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;

   folio_ref_add(folio, HPAGE_PMD_NR - 1);
   if (anon_exclusive)
    rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
   folio_add_anon_rmap_ptes(folio, page, HPAGE_PMD_NR,
       vma, haddr, rmap_flags);
  }
 }

 /*
 * Withdraw the table only after we mark the pmd entry invalid.
 * This's critical for some architectures (Power).
 */
 pgtable = pgtable_trans_huge_withdraw(mm, pmd);
 pmd_populate(mm, &_pmd, pgtable);

 pte = pte_offset_map(&_pmd, haddr);
 VM_BUG_ON(!pte);

 /*
 * Note that NUMA hinting access restrictions are not transferred to
 * avoid any possibility of altering permissions across VMAs.
 */
 if (freeze || pmd_migration) {
  for (i = 0, addr = haddr; i < HPAGE_PMD_NR; i++, addr += PAGE_SIZE) {
   pte_t entry;
   swp_entry_t swp_entry;

   if (write)
    swp_entry = make_writable_migration_entry(
       page_to_pfn(page + i));
   else if (anon_exclusive)
    swp_entry = make_readable_exclusive_migration_entry(
       page_to_pfn(page + i));
   else
    swp_entry = make_readable_migration_entry(
       page_to_pfn(page + i));
   if (young)
    swp_entry = make_migration_entry_young(swp_entry);
   if (dirty)
    swp_entry = make_migration_entry_dirty(swp_entry);
   entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
   if (soft_dirty)
    entry = pte_swp_mksoft_dirty(entry);
   if (uffd_wp)
    entry = pte_swp_mkuffd_wp(entry);

   VM_WARN_ON(!pte_none(ptep_get(pte + i)));
   set_pte_at(mm, addr, pte + i, entry);
  }
 } else {
  pte_t entry;

  entry = mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot));
  if (write)
   entry = pte_mkwrite(entry, vma);
  if (!young)
   entry = pte_mkold(entry);
  /* NOTE: this may set soft-dirty too on some archs */
  if (dirty)
   entry = pte_mkdirty(entry);
  if (soft_dirty)
   entry = pte_mksoft_dirty(entry);
  if (uffd_wp)
   entry = pte_mkuffd_wp(entry);

  for (i = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++)
   VM_WARN_ON(!pte_none(ptep_get(pte + i)));

  set_ptes(mm, haddr, pte, entry, HPAGE_PMD_NR);
 }
 pte_unmap(pte);

 if (!pmd_migration)
  folio_remove_rmap_pmd(folio, page, vma);
 if (freeze)
  put_page(page);

 smp_wmb(); /* make pte visible before pmd */
 pmd_populate(mm, pmd, pgtable);
}

void split_huge_pmd_locked(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
      pmd_t *pmd, bool freeze)
{
 VM_WARN_ON_ONCE(!IS_ALIGNED(address, HPAGE_PMD_SIZE));
 if (pmd_trans_huge(*pmd) || is_pmd_migration_entry(*pmd))
  __split_huge_pmd_locked(vma, pmd, address, freeze);
}

void __split_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
  unsigned long address, bool freeze)
{
 spinlock_t *ptl;
 struct mmu_notifier_range range;

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
    address & HPAGE_PMD_MASK,
    (address & HPAGE_PMD_MASK) + HPAGE_PMD_SIZE);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, pmd);
 split_huge_pmd_locked(vma, range.start, pmd, freeze);
 spin_unlock(ptl);
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
}

void split_huge_pmd_address(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  bool freeze)
{
 pmd_t *pmd = mm_find_pmd(vma->vm_mm, address);

 if (!pmd)
  return;

 __split_huge_pmd(vma, pmd, address, freeze);
}

static inline void split_huge_pmd_if_needed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
{
 /*
 * If the new address isn't hpage aligned and it could previously
 * contain an hugepage: check if we need to split an huge pmd.
 */
 if (!IS_ALIGNED(address, HPAGE_PMD_SIZE) &&
     range_in_vma(vma, ALIGN_DOWN(address, HPAGE_PMD_SIZE),
    ALIGN(address, HPAGE_PMD_SIZE)))
  split_huge_pmd_address(vma, address, false);
}

void vma_adjust_trans_huge(struct vm_area_struct *vma,
      unsigned long start,
      unsigned long end,
      struct vm_area_struct *next)
{
 /* Check if we need to split start first. */
 split_huge_pmd_if_needed(vma, start);

 /* Check if we need to split end next. */
 split_huge_pmd_if_needed(vma, end);

 /* If we're incrementing next->vm_start, we might need to split it. */
 if (next)
  split_huge_pmd_if_needed(next, end);
}

static void unmap_folio(struct folio *folio)
{
 enum ttu_flags ttu_flags = TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SYNC |
  TTU_BATCH_FLUSH;

 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_large(folio), folio);

 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
  ttu_flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;

 /*
 * Anon pages need migration entries to preserve them, but file
 * pages can simply be left unmapped, then faulted back on demand.
 * If that is ever changed (perhaps for mlock), update remap_page().
 */
 if (folio_test_anon(folio))
  try_to_migrate(folio, ttu_flags);
 else
  try_to_unmap(folio, ttu_flags | TTU_IGNORE_MLOCK);

 try_to_unmap_flush();
}

static bool __discard_anon_folio_pmd_locked(struct vm_area_struct *vma,
         unsigned long addr, pmd_t *pmdp,
         struct folio *folio)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 int ref_count, map_count;
 pmd_t orig_pmd = *pmdp;

 if (pmd_dirty(orig_pmd))
  folio_set_dirty(folio);
 if (folio_test_dirty(folio) && !(vma->vm_flags & VM_DROPPABLE)) {
  folio_set_swapbacked(folio);
  return false;
 }

 orig_pmd = pmdp_huge_clear_flush(vma, addr, pmdp);

 /*
 * Syncing against concurrent GUP-fast:
 * - clear PMD; barrier; read refcount
 * - inc refcount; barrier; read PMD
 */
 smp_mb();

 ref_count = folio_ref_count(folio);
 map_count = folio_mapcount(folio);

 /*
 * Order reads for folio refcount and dirty flag
 * (see comments in __remove_mapping()).
 */
 smp_rmb();

 /*
 * If the folio or its PMD is redirtied at this point, or if there
 * are unexpected references, we will give up to discard this folio
 * and remap it.
 *
 * The only folio refs must be one from isolation plus the rmap(s).
 */
 if (pmd_dirty(orig_pmd))
  folio_set_dirty(folio);
 if (folio_test_dirty(folio) && !(vma->vm_flags & VM_DROPPABLE)) {
  folio_set_swapbacked(folio);
  set_pmd_at(mm, addr, pmdp, orig_pmd);
  return false;
 }

 if (ref_count != map_count + 1) {
  set_pmd_at(mm, addr, pmdp, orig_pmd);
  return false;
 }

 folio_remove_rmap_pmd(folio, pmd_page(orig_pmd), vma);
 zap_deposited_table(mm, pmdp);
 add_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES, -HPAGE_PMD_NR);
 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
  mlock_drain_local();
 folio_put(folio);

 return true;
}

bool unmap_huge_pmd_locked(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
      pmd_t *pmdp, struct folio *folio)
{
 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_anon(folio), folio);
 VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
 VM_WARN_ON_ONCE(!IS_ALIGNED(addr, HPAGE_PMD_SIZE));

 return __discard_anon_folio_pmd_locked(vma, addr, pmdp, folio);
}

static void remap_page(struct folio *folio, unsigned long nr, int flags)
{
 int i = 0;

 /* If unmap_folio() uses try_to_migrate() on file, remove this check */
 if (!folio_test_anon(folio))
  return;
 for (;;) {
  remove_migration_ptes(folio, folio, RMP_LOCKED | flags);
  i += folio_nr_pages(folio);
  if (i >= nr)
   break;
  folio = folio_next(folio);
 }
}

static void lru_add_split_folio(struct folio *folio, struct folio *new_folio,
  struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
{
 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(new_folio), folio);
 lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);

 if (list) {
  /* page reclaim is reclaiming a huge page */
  VM_WARN_ON(folio_test_lru(folio));
  folio_get(new_folio);
  list_add_tail(&new_folio->lru, list);
 } else {
  /* head is still on lru (and we have it frozen) */
  VM_WARN_ON(!folio_test_lru(folio));
  if (folio_test_unevictable(folio))
   new_folio->mlock_count = 0;
  else
   list_add_tail(&new_folio->lru, &folio->lru);
  folio_set_lru(new_folio);
 }
}

/* Racy check whether the huge page can be split */
bool can_split_folio(struct folio *folio, int caller_pins, int *pextra_pins)
{
 int extra_pins;

 /* Additional pins from page cache */
 if (folio_test_anon(folio))
  extra_pins = folio_test_swapcache(folio) ?
    folio_nr_pages(folio) : 0;
 else
  extra_pins = folio_nr_pages(folio);
 if (pextra_pins)
  *pextra_pins = extra_pins;
 return folio_mapcount(folio) == folio_ref_count(folio) - extra_pins -
     caller_pins;
}

static bool page_range_has_hwpoisoned(struct page *page, long nr_pages)
{
 for (; nr_pages; page++, nr_pages--)
  if (PageHWPoison(page))
   return true;
 return false;
}

/*
 * It splits @folio into @new_order folios and copies the @folio metadata to
 * all the resulting folios.
 */
static void __split_folio_to_order(struct folio *folio, int old_order,
  int new_order)
{
 /* Scan poisoned pages when split a poisoned folio to large folios */
 const bool handle_hwpoison = folio_test_has_hwpoisoned(folio) && new_order;
 long new_nr_pages = 1 << new_order;
 long nr_pages = 1 << old_order;
 long i;

 folio_clear_has_hwpoisoned(folio);

 /* Check first new_nr_pages since the loop below skips them */
 if (handle_hwpoison &&
     page_range_has_hwpoisoned(folio_page(folio, 0), new_nr_pages))
  folio_set_has_hwpoisoned(folio);
 /*
 * Skip the first new_nr_pages, since the new folio from them have all
 * the flags from the original folio.
 */
 for (i = new_nr_pages; i < nr_pages; i += new_nr_pages) {
  struct page *new_head = &folio->page + i;
  /*
 * Careful: new_folio is not a "real" folio before we cleared PageTail.
 * Don't pass it around before clear_compound_head().
 */
  struct folio *new_folio = (struct folio *)new_head;

  VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&new_folio->_mapcount) != -1, new_head);

  /*
 * Clone page flags before unfreezing refcount.
 *
 * After successful get_page_unless_zero() might follow flags change,
 * for example lock_page() which set PG_waiters.
 *
 * Note that for mapped sub-pages of an anonymous THP,
 * PG_anon_exclusive has been cleared in unmap_folio() and is stored in
 * the migration entry instead from where remap_page() will restore it.
 * We can still have PG_anon_exclusive set on effectively unmapped and
 * unreferenced sub-pages of an anonymous THP: we can simply drop
 * PG_anon_exclusive (-> PG_mappedtodisk) for these here.
 */
  new_folio->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
  new_folio->flags |= (folio->flags &
    ((1L << PG_referenced) |
     (1L << PG_swapbacked) |
     (1L << PG_swapcache) |
     (1L << PG_mlocked) |
     (1L << PG_uptodate) |
     (1L << PG_active) |
     (1L << PG_workingset) |
     (1L << PG_locked) |
     (1L << PG_unevictable) |
#ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_ARCH_2
     (1L << PG_arch_2) |
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_ARCH_3
     (1L << PG_arch_3) |
#endif
     (1L << PG_dirty) |
     LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK));

  if (handle_hwpoison &&
      page_range_has_hwpoisoned(new_head, new_nr_pages))
   folio_set_has_hwpoisoned(new_folio);

  new_folio->mapping = folio->mapping;
  new_folio->index = folio->index + i;

  /*
 * page->private should not be set in tail pages. Fix up and warn once
 * if private is unexpectedly set.
 */
  if (unlikely(new_folio->private)) {
   VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(true, new_head);
   new_folio->private = NULL;
  }

  if (folio_test_swapcache(folio))
   new_folio->swap.val = folio->swap.val + i;

  /* Page flags must be visible before we make the page non-compound. */
  smp_wmb();

  /*
 * Clear PageTail before unfreezing page refcount.
 *
 * After successful get_page_unless_zero() might follow put_page()
 * which needs correct compound_head().
 */
  clear_compound_head(new_head);
  if (new_order) {
   prep_compound_page(new_head, new_order);
   folio_set_large_rmappable(new_folio);
  }

  if (folio_test_young(folio))
   folio_set_young(new_folio);
  if (folio_test_idle(folio))
   folio_set_idle(new_folio);
#ifdef CONFIG_MEMCG
  new_folio->memcg_data = folio->memcg_data;
#endif

  folio_xchg_last_cpupid(new_folio, folio_last_cpupid(folio));
 }

 if (new_order)
  folio_set_order(folio, new_order);
 else
  ClearPageCompound(&folio->page);
}

/*
 * It splits an unmapped @folio to lower order smaller folios in two ways.
 * @folio: the to-be-split folio
 * @new_order: the smallest order of the after split folios (since buddy
 *             allocator like split generates folios with orders from @folio's
 *             order - 1 to new_order).
 * @split_at: in buddy allocator like split, the folio containing @split_at
 *            will be split until its order becomes @new_order.
 * @xas: xa_state pointing to folio->mapping->i_pages and locked by caller
 * @mapping: @folio->mapping
 * @uniform_split: if the split is uniform or not (buddy allocator like split)
 *
 *
 * 1. uniform split: the given @folio into multiple @new_order small folios,
 *    where all small folios have the same order. This is done when
 *    uniform_split is true.
 * 2. buddy allocator like (non-uniform) split: the given @folio is split into
 *    half and one of the half (containing the given page) is split into half
 *    until the given @page's order becomes @new_order. This is done when
 *    uniform_split is false.
 *
 * The high level flow for these two methods are:
 * 1. uniform split: a single __split_folio_to_order() is called to split the
 *    @folio into @new_order, then we traverse all the resulting folios one by
 *    one in PFN ascending order and perform stats, unfreeze, adding to list,
 *    and file mapping index operations.
 * 2. non-uniform split: in general, folio_order - @new_order calls to
 *    __split_folio_to_order() are made in a for loop to split the @folio
 *    to one lower order at a time. The resulting small folios are processed
 *    like what is done during the traversal in 1, except the one containing
 *    @page, which is split in next for loop.
 *
 * After splitting, the caller's folio reference will be transferred to the
 * folio containing @page. The caller needs to unlock and/or free after-split
 * folios if necessary.
 *
 * For !uniform_split, when -ENOMEM is returned, the original folio might be
 * split. The caller needs to check the input folio.
 */
static int __split_unmapped_folio(struct folio *folio, int new_order,
  struct page *split_at, struct xa_state *xas,
  struct address_space *mapping, bool uniform_split)
{
 int order = folio_order(folio);
 int start_order = uniform_split ? new_order : order - 1;
 bool stop_split = false;
 struct folio *next;
 int split_order;
 int ret = 0;

 if (folio_test_anon(folio))
  mod_mthp_stat(order, MTHP_STAT_NR_ANON, -1);

 /*
 * split to new_order one order at a time. For uniform split,
 * folio is split to new_order directly.
 */
 for (split_order = start_order;
      split_order >= new_order && !stop_split;
      split_order--) {
  struct folio *end_folio = folio_next(folio);
  int old_order = folio_order(folio);
  struct folio *new_folio;

  /* order-1 anonymous folio is not supported */
  if (folio_test_anon(folio) && split_order == 1)
   continue;
  if (uniform_split && split_order != new_order)
   continue;

  if (mapping) {
   /*
 * uniform split has xas_split_alloc() called before
 * irq is disabled to allocate enough memory, whereas
 * non-uniform split can handle ENOMEM.
 */
   if (uniform_split)
    xas_split(xas, folio, old_order);
   else {
    xas_set_order(xas, folio->index, split_order);
    xas_try_split(xas, folio, old_order);
    if (xas_error(xas)) {
     ret = xas_error(xas);
     stop_split = true;
    }
   }
  }

  if (!stop_split) {
   folio_split_memcg_refs(folio, old_order, split_order);
   split_page_owner(&folio->page, old_order, split_order);
   pgalloc_tag_split(folio, old_order, split_order);

   __split_folio_to_order(folio, old_order, split_order);
  }

  /*
 * Iterate through after-split folios and update folio stats.
 * But in buddy allocator like split, the folio
 * containing the specified page is skipped until its order
 * is new_order, since the folio will be worked on in next
 * iteration.
 */
  for (new_folio = folio; new_folio != end_folio; new_folio = next) {
   next = folio_next(new_folio);
   /*
 * for buddy allocator like split, new_folio containing
 * @split_at page could be split again, thus do not
 * change stats yet. Wait until new_folio's order is
 * @new_order or stop_split is set to true by the above
 * xas_split() failure.
 */
   if (new_folio == page_folio(split_at)) {
    folio = new_folio;
    if (split_order != new_order && !stop_split)
     continue;
   }
   if (folio_test_anon(new_folio))
    mod_mthp_stat(folio_order(new_folio),
           MTHP_STAT_NR_ANON, 1);
  }
 }

 return ret;
}

bool non_uniform_split_supported(struct folio *folio, unsigned int new_order,
  bool warns)
{
 if (folio_test_anon(folio)) {
  /* order-1 is not supported for anonymous THP. */
  VM_WARN_ONCE(warns && new_order == 1,
    "Cannot split to order-1 folio");
  if (new_order == 1)
   return false;
 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_READ_ONLY_THP_FOR_FS) &&
     !mapping_large_folio_support(folio->mapping)) {
  /*
 * No split if the file system does not support large folio.
 * Note that we might still have THPs in such mappings due to
 * CONFIG_READ_ONLY_THP_FOR_FS. But in that case, the mapping
 * does not actually support large folios properly.
 */
  VM_WARN_ONCE(warns,
   "Cannot split file folio to non-0 order");
  return false;
 }

 /* Only swapping a whole PMD-mapped folio is supported */
 if (folio_test_swapcache(folio)) {
  VM_WARN_ONCE(warns,
   "Cannot split swapcache folio to non-0 order");
  return false;
 }

 return true;
}

/* See comments in non_uniform_split_supported() */
bool uniform_split_supported(struct folio *folio, unsigned int new_order,
  bool warns)
{
 if (folio_test_anon(folio)) {
  VM_WARN_ONCE(warns && new_order == 1,
    "Cannot split to order-1 folio");
  if (new_order == 1)
   return false;
 } else  if (new_order) {
  if (IS_ENABLED(CONFIG_READ_ONLY_THP_FOR_FS) &&
      !mapping_large_folio_support(folio->mapping)) {
   VM_WARN_ONCE(warns,
    "Cannot split file folio to non-0 order");
   return false;
  }
 }

 if (new_order && folio_test_swapcache(folio)) {
  VM_WARN_ONCE(warns,
   "Cannot split swapcache folio to non-0 order");
  return false;
 }

 return true;
}

/*
 * __folio_split: split a folio at @split_at to a @new_order folio
 * @folio: folio to split
 * @new_order: the order of the new folio
 * @split_at: a page within the new folio
 * @lock_at: a page within @folio to be left locked to caller
 * @list: after-split folios will be put on it if non NULL
 * @uniform_split: perform uniform split or not (non-uniform split)
 *
 * It calls __split_unmapped_folio() to perform uniform and non-uniform split.
 * It is in charge of checking whether the split is supported or not and
 * preparing @folio for __split_unmapped_folio().
 *
 * After splitting, the after-split folio containing @lock_at remains locked
 * and others are unlocked:
 * 1. for uniform split, @lock_at points to one of @folio's subpages;
 * 2. for buddy allocator like (non-uniform) split, @lock_at points to @folio.
 *
 * return: 0: successful, <0 failed (if -ENOMEM is returned, @folio might be
 * split but not to @new_order, the caller needs to check)
 */
static int __folio_split(struct folio *folio, unsigned int new_order,
  struct page *split_at, struct page *lock_at,
  struct list_head *list, bool uniform_split)
{
 struct deferred_split *ds_queue = get_deferred_split_queue(folio);
 XA_STATE(xas, &folio->mapping->i_pages, folio->index);
 struct folio *end_folio = folio_next(folio);
 bool is_anon = folio_test_anon(folio);
 struct address_space *mapping = NULL;
 struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 int order = folio_order(folio);
 struct folio *new_folio, *next;
 int nr_shmem_dropped = 0;
 int remap_flags = 0;
 int extra_pins, ret;
 pgoff_t end;
 bool is_hzp;

 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!folio_test_large(folio), folio);

 if (folio != page_folio(split_at) || folio != page_folio(lock_at))
  return -EINVAL;

 if (new_order >= folio_order(folio))
  return -EINVAL;

 if (uniform_split && !uniform_split_supported(folio, new_order, true))
  return -EINVAL;

 if (!uniform_split &&
     !non_uniform_split_supported(folio, new_order, true))
  return -EINVAL;

 is_hzp = is_huge_zero_folio(folio);
 if (is_hzp) {
  pr_warn_ratelimited("Called split_huge_page for huge zero page\n");
  return -EBUSY;
 }

 if (folio_test_writeback(folio))
  return -EBUSY;

 if (is_anon) {
  /*
 * The caller does not necessarily hold an mmap_lock that would
 * prevent the anon_vma disappearing so we first we take a
 * reference to it and then lock the anon_vma for write. This
 * is similar to folio_lock_anon_vma_read except the write lock
 * is taken to serialise against parallel split or collapse
 * operations.
 */
  anon_vma = folio_get_anon_vma(folio);
  if (!anon_vma) {
   ret = -EBUSY;
   goto out;
  }
  mapping = NULL;
  anon_vma_lock_write(anon_vma);
 } else {
  unsigned int min_order;
  gfp_t gfp;

  mapping = folio->mapping;

  /* Truncated ? */
  /*
 * TODO: add support for large shmem folio in swap cache.
 * When shmem is in swap cache, mapping is NULL and
 * folio_test_swapcache() is true.
 */
  if (!mapping) {
   ret = -EBUSY;
   goto out;
  }

  min_order = mapping_min_folio_order(folio->mapping);
  if (new_order < min_order) {
   ret = -EINVAL;
   goto out;
  }

  gfp = current_gfp_context(mapping_gfp_mask(mapping) &
       GFP_RECLAIM_MASK);

  if (!filemap_release_folio(folio, gfp)) {
   ret = -EBUSY;
   goto out;
  }

  if (uniform_split) {
   xas_set_order(&xas, folio->index, new_order);
   xas_split_alloc(&xas, folio, folio_order(folio), gfp);
   if (xas_error(&xas)) {
    ret = xas_error(&xas);
    goto out;
   }
  }

  anon_vma = NULL;
  i_mmap_lock_read(mapping);

  /*
 *__split_unmapped_folio() may need to trim off pages beyond
 * EOF: but on 32-bit, i_size_read() takes an irq-unsafe
 * seqlock, which cannot be nested inside the page tree lock.
 * So note end now: i_size itself may be changed at any moment,
 * but folio lock is good enough to serialize the trimming.
 */
  end = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
  if (shmem_mapping(mapping))
   end = shmem_fallocend(mapping->host, end);
 }

 /*
 * Racy check if we can split the page, before unmap_folio() will
 * split PMDs
 */
 if (!can_split_folio(folio, 1, &extra_pins)) {
  ret = -EAGAIN;
  goto out_unlock;
 }

 unmap_folio(folio);

 /* block interrupt reentry in xa_lock and spinlock */
 local_irq_disable();
 if (mapping) {
  /*
 * Check if the folio is present in page cache.
 * We assume all tail are present too, if folio is there.
 */
  xas_lock(&xas);
  xas_reset(&xas);
  if (xas_load(&xas) != folio) {
   ret = -EAGAIN;
   goto fail;
  }
 }

 /* Prevent deferred_split_scan() touching ->_refcount */
 spin_lock(&ds_queue->split_queue_lock);
 if (folio_ref_freeze(folio, 1 + extra_pins)) {
  struct address_space *swap_cache = NULL;
  struct lruvec *lruvec;
  int expected_refs;

  if (folio_order(folio) > 1 &&
      !list_empty(&folio->_deferred_list)) {
   ds_queue->split_queue_len--;
   if (folio_test_partially_mapped(folio)) {
    folio_clear_partially_mapped(folio);
    mod_mthp_stat(folio_order(folio),
           MTHP_STAT_NR_ANON_PARTIALLY_MAPPED, -1);
   }
   /*
 * Reinitialize page_deferred_list after removing the
 * page from the split_queue, otherwise a subsequent
 * split will see list corruption when checking the
 * page_deferred_list.
 */
   list_del_init(&folio->_deferred_list);
  }
  spin_unlock(&ds_queue->split_queue_lock);
  if (mapping) {
   int nr = folio_nr_pages(folio);

   if (folio_test_pmd_mappable(folio) &&
       new_order < HPAGE_PMD_ORDER) {
    if (folio_test_swapbacked(folio)) {
     __lruvec_stat_mod_folio(folio,
       NR_SHMEM_THPS, -nr);
    } else {
     __lruvec_stat_mod_folio(folio,
       NR_FILE_THPS, -nr);
     filemap_nr_thps_dec(mapping);
    }
   }
  }

  if (folio_test_swapcache(folio)) {
   if (mapping) {
    VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(mapping, folio);
    ret = -EINVAL;
    goto fail;
   }

   swap_cache = swap_address_space(folio->swap);
   xa_lock(&swap_cache->i_pages);
  }

  /* lock lru list/PageCompound, ref frozen by page_ref_freeze */
  lruvec = folio_lruvec_lock(folio);

  ret = __split_unmapped_folio(folio, new_order, split_at, &xas,
          mapping, uniform_split);

  /*
 * Unfreeze after-split folios and put them back to the right
 * list. @folio should be kept frozon until page cache
 * entries are updated with all the other after-split folios
 * to prevent others seeing stale page cache entries.
 * As a result, new_folio starts from the next folio of
 * @folio.
 */
  for (new_folio = folio_next(folio); new_folio != end_folio;
       new_folio = next) {
   unsigned long nr_pages = folio_nr_pages(new_folio);

   next = folio_next(new_folio);

   expected_refs = folio_expected_ref_count(new_folio) + 1;
   folio_ref_unfreeze(new_folio, expected_refs);

   lru_add_split_folio(folio, new_folio, lruvec, list);

   /*
 * Anonymous folio with swap cache.
 * NOTE: shmem in swap cache is not supported yet.
 */
   if (swap_cache) {
    __xa_store(&swap_cache->i_pages,
        swap_cache_index(new_folio->swap),
        new_folio, 0);
    continue;
   }

   /* Anonymous folio without swap cache */
   if (!mapping)
    continue;

   /* Add the new folio to the page cache. */
   if (new_folio->index < end) {
    __xa_store(&mapping->i_pages, new_folio->index,
        new_folio, 0);
    continue;
   }

   /* Drop folio beyond EOF: ->index >= end */
   if (shmem_mapping(mapping))
    nr_shmem_dropped += nr_pages;
   else if (folio_test_clear_dirty(new_folio))
    folio_account_cleaned(
     new_folio, inode_to_wb(mapping->host));
   __filemap_remove_folio(new_folio, NULL);
   folio_put_refs(new_folio, nr_pages);
  }
  /*
 * Unfreeze @folio only after all page cache entries, which
 * used to point to it, have been updated with new folios.
 * Otherwise, a parallel folio_try_get() can grab @folio
 * and its caller can see stale page cache entries.
 */
  expected_refs = folio_expected_ref_count(folio) + 1;
  folio_ref_unfreeze(folio, expected_refs);

  unlock_page_lruvec(lruvec);

  if (swap_cache)
   xa_unlock(&swap_cache->i_pages);
 } else {
  spin_unlock(&ds_queue->split_queue_lock);
  ret = -EAGAIN;
 }
fail:
 if (mapping)
  xas_unlock(&xas);

 local_irq_enable();

 if (nr_shmem_dropped)
  shmem_uncharge(mapping->host, nr_shmem_dropped);

 if (!ret && is_anon)
  remap_flags = RMP_USE_SHARED_ZEROPAGE;
 remap_page(folio, 1 << order, remap_flags);

 /*
 * Unlock all after-split folios except the one containing
 * @lock_at page. If @folio is not split, it will be kept locked.
 */
 for (new_folio = folio; new_folio != end_folio; new_folio = next) {
  next = folio_next(new_folio);
  if (new_folio == page_folio(lock_at))
   continue;

  folio_unlock(new_folio);
  /*
 * Subpages may be freed if there wasn't any mapping
 * like if add_to_swap() is running on a lru page that
 * had its mapping zapped. And freeing these pages
 * requires taking the lru_lock so we do the put_page
 * of the tail pages after the split is complete.
 */
  free_folio_and_swap_cache(new_folio);
 }

out_unlock:
 if (anon_vma) {
  anon_vma_unlock_write(anon_vma);
  put_anon_vma(anon_vma);
 }
 if (mapping)
  i_mmap_unlock_read(mapping);
out:
 xas_destroy(&xas);
 if (order == HPAGE_PMD_ORDER)
  count_vm_event(!ret ? THP_SPLIT_PAGE : THP_SPLIT_PAGE_FAILED);
 count_mthp_stat(order, !ret ? MTHP_STAT_SPLIT : MTHP_STAT_SPLIT_FAILED);
 return ret;
}

/*
 * This function splits a large folio into smaller folios of order @new_order.
 * @page can point to any page of the large folio to split. The split operation
 * does not change the position of @page.
 *
 * Prerequisites:
 *
 * 1) The caller must hold a reference on the @page's owning folio, also known
 *    as the large folio.
 *
 * 2) The large folio must be locked.
 *
 * 3) The folio must not be pinned. Any unexpected folio references, including
 *    GUP pins, will result in the folio not getting split; instead, the caller
 *    will receive an -EAGAIN.
 *
 * 4) @new_order > 1, usually. Splitting to order-1 anonymous folios is not
 *    supported for non-file-backed folios, because folio->_deferred_list, which
 *    is used by partially mapped folios, is stored in subpage 2, but an order-1
 *    folio only has subpages 0 and 1. File-backed order-1 folios are supported,
 *    since they do not use _deferred_list.
 *
 * After splitting, the caller's folio reference will be transferred to @page,
 * resulting in a raised refcount of @page after this call. The other pages may
 * be freed if they are not mapped.
 *
 * If @list is null, tail pages will be added to LRU list, otherwise, to @list.
 *
 * Pages in @new_order will inherit the mapping, flags, and so on from the
 * huge page.
 *
 * Returns 0 if the huge page was split successfully.
 *
 * Returns -EAGAIN if the folio has unexpected reference (e.g., GUP) or if
 * the folio was concurrently removed from the page cache.
 *
 * Returns -EBUSY when trying to split the huge zeropage, if the folio is
 * under writeback, if fs-specific folio metadata cannot currently be
 * released, or if some unexpected race happened (e.g., anon VMA disappeared,
 * truncation).
 *
 * Callers should ensure that the order respects the address space mapping
 * min-order if one is set for non-anonymous folios.
 *
 * Returns -EINVAL when trying to split to an order that is incompatible
 * with the folio. Splitting to order 0 is compatible with all folios.
 */
int split_huge_page_to_list_to_order(struct page *page, struct list_head *list,
         unsigned int new_order)
{
 struct folio *folio = page_folio(page);

 return __folio_split(folio, new_order, &folio->page, page, list, true);
}

/*
 * folio_split: split a folio at @split_at to a @new_order folio
 * @folio: folio to split
 * @new_order: the order of the new folio
 * @split_at: a page within the new folio
 *
 * return: 0: successful, <0 failed (if -ENOMEM is returned, @folio might be
 * split but not to @new_order, the caller needs to check)
 *
 * It has the same prerequisites and returns as
 * split_huge_page_to_list_to_order().
 *
 * Split a folio at @split_at to a new_order folio, leave the
 * remaining subpages of the original folio as large as possible. For example,
 * in the case of splitting an order-9 folio at its third order-3 subpages to
 * an order-3 folio, there are 2^(9-3)=64 order-3 subpages in the order-9 folio.
 * After the split, there will be a group of folios with different orders and
 * the new folio containing @split_at is marked in bracket:
 * [order-4, {order-3}, order-3, order-5, order-6, order-7, order-8].
 *
 * After split, folio is left locked for caller.
 */
int folio_split(struct folio *folio, unsigned int new_order,
  struct page *split_at, struct list_head *list)
{
 return __folio_split(folio, new_order, split_at, &folio->page, list,
   false);
}

int min_order_for_split(struct folio *folio)
{
 if (folio_test_anon(folio))
  return 0;

 if (!folio->mapping) {
  if (folio_test_pmd_mappable(folio))
   count_vm_event(THP_SPLIT_PAGE_FAILED);
  return -EBUSY;
 }

 return mapping_min_folio_order(folio->mapping);
}

int split_folio_to_list(struct folio *folio, struct list_head *list)
{
 return split_huge_page_to_list_to_order(&folio->page, list, 0);
}

/*
 * __folio_unqueue_deferred_split() is not to be called directly:
 * the folio_unqueue_deferred_split() inline wrapper in mm/internal.h
 * limits its calls to those folios which may have a _deferred_list for
 * queueing THP splits, and that list is (racily observed to be) non-empty.
 *
 * It is unsafe to call folio_unqueue_deferred_split() until folio refcount is
 * zero: because even when split_queue_lock is held, a non-empty _deferred_list
 * might be in use on deferred_split_scan()'s unlocked on-stack list.
 *
 * If memory cgroups are enabled, split_queue_lock is in the mem_cgroup: it is
 * therefore important to unqueue deferred split before changing folio memcg.
 */
bool __folio_unqueue_deferred_split(struct folio *folio)
{
 struct deferred_split *ds_queue;
 unsigned long flags;
 bool unqueued = false;

 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio));
 WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled() && !folio_memcg(folio));

 ds_queue = get_deferred_split_queue(folio);
 spin_lock_irqsave(&ds_queue->split_queue_lock, flags);
 if (!list_empty(&folio->_deferred_list)) {
  ds_queue->split_queue_len--;
  if (folio_test_partially_mapped(folio)) {
   folio_clear_partially_mapped(folio);
   mod_mthp_stat(folio_order(folio),
          MTHP_STAT_NR_ANON_PARTIALLY_MAPPED, -1);
  }
  list_del_init(&folio->_deferred_list);
  unqueued = true;
 }
 spin_unlock_irqrestore(&ds_queue->split_queue_lock, flags);

 return unqueued; /* useful for debug warnings */
}

/* partially_mapped=false won't clear PG_partially_mapped folio flag */
void deferred_split_folio(struct folio *folio, bool partially_mapped)
{
 struct deferred_split *ds_queue = get_deferred_split_queue(folio);
#ifdef CONFIG_MEMCG
 struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
#endif
 unsigned long flags;

 /*
 * Order 1 folios have no space for a deferred list, but we also
 * won't waste much memory by not adding them to the deferred list.
 */
 if (folio_order(folio) <= 1)
  return;

 if (!partially_mapped && !split_underused_thp)
  return;

 /*
 * Exclude swapcache: originally to avoid a corrupt deferred split
 * queue. Nowadays that is fully prevented by memcg1_swapout();
 * but if page reclaim is already handling the same folio, it is
 * unnecessary to handle it again in the shrinker, so excluding
 * swapcache here may still be a useful optimization.
 */
 if (folio_test_swapcache(folio))
  return;

 spin_lock_irqsave(&ds_queue->split_queue_lock, flags);
 if (partially_mapped) {
  if (!folio_test_partially_mapped(folio)) {
   folio_set_partially_mapped(folio);
   if (folio_test_pmd_mappable(folio))
    count_vm_event(THP_DEFERRED_SPLIT_PAGE);
   count_mthp_stat(folio_order(folio), MTHP_STAT_SPLIT_DEFERRED);
   mod_mthp_stat(folio_order(folio), MTHP_STAT_NR_ANON_PARTIALLY_MAPPED, 1);

  }
 } else {
  /* partially mapped folios cannot become non-partially mapped */
  VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_partially_mapped(folio), folio);
 }
 if (list_empty(&folio->_deferred_list)) {
  list_add_tail(&folio->_deferred_list, &ds_queue->split_queue);
  ds_queue->split_queue_len++;
#ifdef CONFIG_MEMCG
  if (memcg)
   set_shrinker_bit(memcg, folio_nid(folio),
      deferred_split_shrinker->id);
#endif
 }
 spin_unlock_irqrestore(&ds_queue->split_queue_lock, flags);
}

static unsigned long deferred_split_count(struct shrinker *shrink,
  struct shrink_control *sc)
{
 struct pglist_data *pgdata = NODE_DATA(sc->nid);
 struct deferred_split *ds_queue = &pgdata->deferred_split_queue;

#ifdef CONFIG_MEMCG
 if (sc->memcg)
  ds_queue = &sc->memcg->deferred_split_queue;
#endif
 return READ_ONCE(ds_queue->split_queue_len);
}

static bool thp_underused(struct folio *folio)
{
 int num_zero_pages = 0, num_filled_pages = 0;
 int i;

 if (khugepaged_max_ptes_none == HPAGE_PMD_NR - 1)
  return false;

 if (folio_contain_hwpoisoned_page(folio))
  return false;

 for (i = 0; i < folio_nr_pages(folio); i++) {
  if (pages_identical(folio_page(folio, i), ZERO_PAGE(0))) {
   if (++num_zero_pages > khugepaged_max_ptes_none)
    return true;
  } else {
   /*
 * Another path for early exit once the number
 * of non-zero filled pages exceeds threshold.
 */
   if (++num_filled_pages >= HPAGE_PMD_NR - khugepaged_max_ptes_none)
    return false;
  }
 }
 return false;
}

static unsigned long deferred_split_scan(struct shrinker *shrink,
  struct shrink_control *sc)
{
 struct pglist_data *pgdata = NODE_DATA(sc->nid);
 struct deferred_split *ds_queue = &pgdata->deferred_split_queue;
 unsigned long flags;
 LIST_HEAD(list);
 struct folio *folio, *next, *prev = NULL;
 int split = 0, removed = 0;

#ifdef CONFIG_MEMCG
 if (sc->memcg)
  ds_queue = &sc->memcg->deferred_split_queue;
#endif

 spin_lock_irqsave(&ds_queue->split_queue_lock, flags);
 /* Take pin on all head pages to avoid freeing them under us */
 list_for_each_entry_safe(folio, next, &ds_queue->split_queue,
       _deferred_list) {
  if (folio_try_get(folio)) {
   list_move(&folio->_deferred_list, &list);
  } else {
   /* We lost race with folio_put() */
   if (folio_test_partially_mapped(folio)) {
    folio_clear_partially_mapped(folio);
    mod_mthp_stat(folio_order(folio),
           MTHP_STAT_NR_ANON_PARTIALLY_MAPPED, -1);
   }
   list_del_init(&folio->_deferred_list);
   ds_queue->split_queue_len--;
  }
  if (!--sc->nr_to_scan)
   break;
 }
 spin_unlock_irqrestore(&ds_queue->split_queue_lock, flags);

 list_for_each_entry_safe(folio, next, &list, _deferred_list) {
  bool did_split = false;
  bool underused = false;

  if (!folio_test_partially_mapped(folio)) {
   underused = thp_underused(folio);
   if (!underused)
    goto next;
  }
  if (!folio_trylock(folio))
   goto next;
  if (!split_folio(folio)) {
   did_split = true;
   if (underused)
    count_vm_event(THP_UNDERUSED_SPLIT_PAGE);
   split++;
  }
  folio_unlock(folio);
next:
  /*
 * split_folio() removes folio from list on success.
 * Only add back to the queue if folio is partially mapped.
 * If thp_underused returns false, or if split_folio fails
 * in the case it was underused, then consider it used and
 * don't add it back to split_queue.
 */
  if (did_split) {
   ; /* folio already removed from list */
  } else if (!folio_test_partially_mapped(folio)) {
   list_del_init(&folio->_deferred_list);
   removed++;
  } else {
   /*
 * That unlocked list_del_init() above would be unsafe,
 * unless its folio is separated from any earlier folios
 * left on the list (which may be concurrently unqueued)
 * by one safe folio with refcount still raised.
 */
   swap(folio, prev);
  }
  if (folio)
   folio_put(folio);
 }

 spin_lock_irqsave(&ds_queue->split_queue_lock, flags);
 list_splice_tail(&list, &ds_queue->split_queue);
 ds_queue->split_queue_len -= removed;
 spin_unlock_irqrestore(&ds_queue->split_queue_lock, flags);

 if (prev)
  folio_put(prev);

 /*
 * Stop shrinker if we didn't split any page, but the queue is empty.
 * This can happen if pages were freed under us.
 */
 if (!split && list_empty(&ds_queue->split_queue))
  return SHRINK_STOP;
 return split;
}

#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
static void split_huge_pages_all(void)
{
 struct zone *zone;
 struct page *page;
 struct folio *folio;
 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
 unsigned long total = 0, split = 0;

 pr_debug("Split all THPs\n");
 for_each_zone(zone) {
  if (!managed_zone(zone))
   continue;
  max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
  for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++) {
   int nr_pages;

   page = pfn_to_online_page(pfn);
   if (!page || PageTail(page))
    continue;
   folio = page_folio(page);
   if (!folio_try_get(folio))
    continue;

   if (unlikely(page_folio(page) != folio))
    goto next;

   if (zone != folio_zone(folio))
    goto next;

   if (!folio_test_large(folio)
    || folio_test_hugetlb(folio)
    || !folio_test_lru(folio))
    goto next;

   total++;
   folio_lock(folio);
   nr_pages = folio_nr_pages(folio);
   if (!split_folio(folio))
    split++;
   pfn += nr_pages - 1;
   folio_unlock(folio);
next:
   folio_put(folio);
   cond_resched();
  }
 }

 pr_debug("%lu of %lu THP split\n", split, total);
}

static inline bool vma_not_suitable_for_thp_split(struct vm_area_struct *vma)
{
 return vma_is_special_huge(vma) || (vma->vm_flags & VM_IO) ||
      is_vm_hugetlb_page(vma);
}

static int split_huge_pages_pid(int pid, unsigned long vaddr_start,
    unsigned long vaddr_end, unsigned int new_order,
    long in_folio_offset)
{
 int ret = 0;
 struct task_struct *task;
 struct mm_struct *mm;
 unsigned long total = 0, split = 0;
 unsigned long addr;

 vaddr_start &= PAGE_MASK;
 vaddr_end &= PAGE_MASK;

 task = find_get_task_by_vpid(pid);
 if (!task) {
  ret = -ESRCH;
  goto out;
 }

 /* Find the mm_struct */
 mm = get_task_mm(task);
 put_task_struct(task);

 if (!mm) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 pr_debug("Split huge pages in pid: %d, vaddr: [0x%lx - 0x%lx]\n",
   pid, vaddr_start, vaddr_end);

 mmap_read_lock(mm);
 /*
 * always increase addr by PAGE_SIZE, since we could have a PTE page
 * table filled with PTE-mapped THPs, each of which is distinct.
 */
 for (addr = vaddr_start; addr < vaddr_end; addr += PAGE_SIZE) {
  struct vm_area_struct *vma = vma_lookup(mm, addr);
  struct folio_walk fw;
  struct folio *folio;
  struct address_space *mapping;
  unsigned int target_order = new_order;

  if (!vma)
   break;

  /* skip special VMA and hugetlb VMA */
  if (vma_not_suitable_for_thp_split(vma)) {
   addr = vma->vm_end;
   continue;
  }

  folio = folio_walk_start(&fw, vma, addr, 0);
  if (!folio)
   continue;

  if (!is_transparent_hugepage(folio))
   goto next;

  if (!folio_test_anon(folio)) {
   mapping = folio->mapping;
   target_order = max(new_order,
        mapping_min_folio_order(mapping));
  }

  if (target_order >= folio_order(folio))
   goto next;

  total++;
  /*
 * For folios with private, split_huge_page_to_list_to_order()
 * will try to drop it before split and then check if the folio
 * can be split or not. So skip the check here.
 */
  if (!folio_test_private(folio) &&
      !can_split_folio(folio, 0, NULL))
   goto next;

  if (!folio_trylock(folio))
   goto next;
  folio_get(folio);
  folio_walk_end(&fw, vma);

  if (!folio_test_anon(folio) && folio->mapping != mapping)
   goto unlock;

  if (in_folio_offset < 0 ||
      in_folio_offset >= folio_nr_pages(folio)) {
   if (!split_folio_to_order(folio, target_order))
    split++;
  } else {
   struct page *split_at = folio_page(folio,
          in_folio_offset);
   if (!folio_split(folio, target_order, split_at, NULL))
    split++;
  }

unlock:

  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);

  cond_resched();
  continue;
next:
  folio_walk_end(&fw, vma);
  cond_resched();
 }
 mmap_read_unlock(mm);
 mmput(mm);

 pr_debug("%lu of %lu THP split\n", split, total);

out:
 return ret;
}

static int split_huge_pages_in_file(const char *file_path, pgoff_t off_start,
    pgoff_t off_end, unsigned int new_order,
    long in_folio_offset)
{
 struct filename *file;
 struct file *candidate;
 struct address_space *mapping;
 int ret = -EINVAL;
 pgoff_t index;
 int nr_pages = 1;
 unsigned long total = 0, split = 0;
 unsigned int min_order;
 unsigned int target_order;

 file = getname_kernel(file_path);
 if (IS_ERR(file))
  return ret;

 candidate = file_open_name(file, O_RDONLY, 0);
 if (IS_ERR(candidate))
  goto out;

 pr_debug("split file-backed THPs in file: %s, page offset: [0x%lx - 0x%lx]\n",
   file_path, off_start, off_end);

 mapping = candidate->f_mapping;
 min_order = mapping_min_folio_order(mapping);
 target_order = max(new_order, min_order);

 for (index = off_start; index < off_end; index += nr_pages) {
  struct folio *folio = filemap_get_folio(mapping, index);

  nr_pages = 1;
  if (IS_ERR(folio))
   continue;

  if (!folio_test_large(folio))
   goto next;

  total++;
  nr_pages = folio_nr_pages(folio);

  if (target_order >= folio_order(folio))
   goto next;

  if (!folio_trylock(folio))
   goto next;

  if (folio->mapping != mapping)
   goto unlock;

  if (in_folio_offset < 0 || in_folio_offset >= nr_pages) {
   if (!split_folio_to_order(folio, target_order))
    split++;
  } else {
   struct page *split_at = folio_page(folio,
          in_folio_offset);
   if (!folio_split(folio, target_order, split_at, NULL))
    split++;
  }

unlock:
  folio_unlock(folio);
next:
  folio_put(folio);
  cond_resched();
 }

 filp_close(candidate, NULL);
 ret = 0;

 pr_debug("%lu of %lu file-backed THP split\n", split, total);
out:
 putname(file);
 return ret;
}

#define MAX_INPUT_BUF_SZ 255

static ssize_t split_huge_pages_write(struct file *file, const char __user *buf,
    size_t count, loff_t *ppops)
{
 static DEFINE_MUTEX(split_debug_mutex);
 ssize_t ret;
 /*
 * hold pid, start_vaddr, end_vaddr, new_order or
 * file_path, off_start, off_end, new_order
 */
 char input_buf[MAX_INPUT_BUF_SZ];
 int pid;
 unsigned long vaddr_start, vaddr_end;
 unsigned int new_order = 0;
 long in_folio_offset = -1;

 ret = mutex_lock_interruptible(&split_debug_mutex);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EFAULT;

 memset(input_buf, 0, MAX_INPUT_BUF_SZ);
 if (copy_from_user(input_buf, buf, min_t(size_t, count, MAX_INPUT_BUF_SZ)))
  goto out;

 input_buf[MAX_INPUT_BUF_SZ - 1] = '\0';

 if (input_buf[0] == '/') {
  char *tok;
  char *tok_buf = input_buf;
  char file_path[MAX_INPUT_BUF_SZ];
  pgoff_t off_start = 0, off_end = 0;
  size_t input_len = strlen(input_buf);

  tok = strsep(&tok_buf, ",");
  if (tok && tok_buf) {
   strscpy(file_path, tok);
  } else {
   ret = -EINVAL;
   goto out;
  }

  ret = sscanf(tok_buf, "0x%lx,0x%lx,%d,%ld", &off_start, &off_end,
    &new_order, &in_folio_offset);
  if (ret != 2 && ret != 3 && ret != 4) {
   ret = -EINVAL;
   goto out;
  }
  ret = split_huge_pages_in_file(file_path, off_start, off_end,
    new_order, in_folio_offset);
  if (!ret)
   ret = input_len;

  goto out;
 }

 ret = sscanf(input_buf, "%d,0x%lx,0x%lx,%d,%ld", &pid, &vaddr_start,
   &vaddr_end, &new_order, &in_folio_offset);
 if (ret == 1 && pid == 1) {
  split_huge_pages_all();
  ret = strlen(input_buf);
  goto out;
 } else if (ret != 3 && ret != 4 && ret != 5) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 ret = split_huge_pages_pid(pid, vaddr_start, vaddr_end, new_order,
   in_folio_offset);
 if (!ret)
  ret = strlen(input_buf);
out:
 mutex_unlock(&split_debug_mutex);
 return ret;

}

static const struct file_operations split_huge_pages_fops = {
 .owner  = THIS_MODULE,
 .write  = split_huge_pages_write,
};

static int __init split_huge_pages_debugfs(void)
{
 debugfs_create_file("split_huge_pages", 0200, NULL, NULL,
       &split_huge_pages_fops);
 return 0;
}
late_initcall(split_huge_pages_debugfs);
#endif

#ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
int set_pmd_migration_entry(struct page_vma_mapped_walk *pvmw,
  struct page *page)
{
 struct folio *folio = page_folio(page);
 struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 unsigned long address = pvmw->address;
 bool anon_exclusive;
 pmd_t pmdval;
 swp_entry_t entry;
 pmd_t pmdswp;

 if (!(pvmw->pmd && !pvmw->pte))
  return 0;

 flush_cache_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 pmdval = pmdp_invalidate(vma, address, pvmw->pmd);

 /* See folio_try_share_anon_rmap_pmd(): invalidate PMD first. */
 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page);
 if (anon_exclusive && folio_try_share_anon_rmap_pmd(folio, page)) {
  set_pmd_at(mm, address, pvmw->pmd, pmdval);
  return -EBUSY;
 }

 if (pmd_dirty(pmdval))
  folio_mark_dirty(folio);
 if (pmd_write(pmdval))
  entry = make_writable_migration_entry(page_to_pfn(page));
 else if (anon_exclusive)
  entry = make_readable_exclusive_migration_entry(page_to_pfn(page));
 else
  entry = make_readable_migration_entry(page_to_pfn(page));
 if (pmd_young(pmdval))
  entry = make_migration_entry_young(entry);
 if (pmd_dirty(pmdval))
  entry = make_migration_entry_dirty(entry);
 pmdswp = swp_entry_to_pmd(entry);
 if (pmd_soft_dirty(pmdval))
  pmdswp = pmd_swp_mksoft_dirty(pmdswp);
 if (pmd_uffd_wp(pmdval))
  pmdswp = pmd_swp_mkuffd_wp(pmdswp);
 set_pmd_at(mm, address, pvmw->pmd, pmdswp);
 folio_remove_rmap_pmd(folio, page, vma);
 folio_put(folio);
 trace_set_migration_pmd(address, pmd_val(pmdswp));

 return 0;
}

void remove_migration_pmd(struct page_vma_mapped_walk *pvmw, struct page *new)
{
 struct folio *folio = page_folio(new);
 struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 unsigned long address = pvmw->address;
 unsigned long haddr = address & HPAGE_PMD_MASK;
 pmd_t pmde;
 swp_entry_t entry;

 if (!(pvmw->pmd && !pvmw->pte))
  return;

 entry = pmd_to_swp_entry(*pvmw->pmd);
 folio_get(folio);
 pmde = folio_mk_pmd(folio, READ_ONCE(vma->vm_page_prot));
 if (pmd_swp_soft_dirty(*pvmw->pmd))
  pmde = pmd_mksoft_dirty(pmde);
 if (is_writable_migration_entry(entry))
  pmde = pmd_mkwrite(pmde, vma);
 if (pmd_swp_uffd_wp(*pvmw->pmd))
  pmde = pmd_mkuffd_wp(pmde);
 if (!is_migration_entry_young(entry))
  pmde = pmd_mkold(pmde);
 /* NOTE: this may contain setting soft-dirty on some archs */
 if (folio_test_dirty(folio) && is_migration_entry_dirty(entry))
  pmde = pmd_mkdirty(pmde);

 if (folio_test_anon(folio)) {
  rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;

  if (!is_readable_migration_entry(entry))
   rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;

  folio_add_anon_rmap_pmd(folio, new, vma, haddr, rmap_flags);
 } else {
  folio_add_file_rmap_pmd(folio, new, vma);
 }
 VM_BUG_ON(pmd_write(pmde) && folio_test_anon(folio) && !PageAnonExclusive(new));
 set_pmd_at(mm, haddr, pvmw->pmd, pmde);

 /* No need to invalidate - it was non-present before */
 update_mmu_cache_pmd(vma, address, pvmw->pmd);
 trace_remove_migration_pmd(address, pmd_val(pmde));
}
#endif