Merge tag 'acpi-5.17-rc3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_rwsem       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_lock
25  *     mapping->invalidate_lock (in filemap_fault)
26  *       page->flags PG_locked (lock_page)   * (see hugetlbfs below)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
30  *             anon_vma->rwsem
31  *               mm->page_table_lock or pte_lock
32  *                 swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                   mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                   mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
35  *                     lock_page_memcg move_lock (in __set_page_dirty_buffers)
36  *                       i_pages lock (widely used)
37  *                         lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
38  *                   inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                   bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
40  *                     sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
41  *                     i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
42  *                               in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
43  *                               within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
44  *
45  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
46  *   ->tasklist_lock
47  *     pte map lock
48  *
49  * * hugetlbfs PageHuge() pages take locks in this order:
50  *         mapping->i_mmap_rwsem
51  *           hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
52  *             page->flags PG_locked (lock_page)
53  */
54
55 #include <linux/mm.h>
56 #include <linux/sched/mm.h>
57 #include <linux/sched/task.h>
58 #include <linux/pagemap.h>
59 #include <linux/swap.h>
60 #include <linux/swapops.h>
61 #include <linux/slab.h>
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/ksm.h>
64 #include <linux/rmap.h>
65 #include <linux/rcupdate.h>
66 #include <linux/export.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/mmu_notifier.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/hugetlb.h>
71 #include <linux/huge_mm.h>
72 #include <linux/backing-dev.h>
73 #include <linux/page_idle.h>
74 #include <linux/memremap.h>
75 #include <linux/userfaultfd_k.h>
76
77 #include <asm/tlbflush.h>
78
79 #include <trace/events/tlb.h>
80
81 #include "internal.h"
82
83 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
84 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
85
86 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
87 {
88         struct anon_vma *anon_vma;
89
90         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
91         if (anon_vma) {
92                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
93                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
94                 anon_vma->parent = anon_vma;
95                 /*
96                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
97                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
98                  */
99                 anon_vma->root = anon_vma;
100         }
101
102         return anon_vma;
103 }
104
105 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
106 {
107         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
108
109         /*
110          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
111          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
112          * freed.
113          *
114          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
115          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
116          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
117          *
118          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
119          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
120          *   LOCK                                 MB
121          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
122          *
123          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
124          * happen _before_ what follows.
125          */
126         might_sleep();
127         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
128                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
129                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
130         }
131
132         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
133 }
134
135 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
136 {
137         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
138 }
139
140 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
141 {
142         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
143 }
144
145 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
146                                 struct anon_vma_chain *avc,
147                                 struct anon_vma *anon_vma)
148 {
149         avc->vma = vma;
150         avc->anon_vma = anon_vma;
151         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
152         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
153 }
154
155 /**
156  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
157  * @vma: the memory region in question
158  *
159  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
160  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
161  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
162  *
163  * The common case will be that we already have one, which
164  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
165  * not we either need to find an adjacent mapping that we
166  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
167  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
168  * allocate a new one.
169  *
170  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
171  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
172  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
173  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
174  * anon_vma isn't actually destroyed).
175  *
176  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
177  * for the new allocation. At the same time, we do not want
178  * to do any locking for the common case of already having
179  * an anon_vma.
180  *
181  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
182  */
183 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
184 {
185         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
186         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
187         struct anon_vma_chain *avc;
188
189         might_sleep();
190
191         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
192         if (!avc)
193                 goto out_enomem;
194
195         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
196         allocated = NULL;
197         if (!anon_vma) {
198                 anon_vma = anon_vma_alloc();
199                 if (unlikely(!anon_vma))
200                         goto out_enomem_free_avc;
201                 allocated = anon_vma;
202         }
203
204         anon_vma_lock_write(anon_vma);
205         /* page_table_lock to protect against threads */
206         spin_lock(&mm->page_table_lock);
207         if (likely(!vma->anon_vma)) {
208                 vma->anon_vma = anon_vma;
209                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
210                 /* vma reference or self-parent link for new root */
211                 anon_vma->degree++;
212                 allocated = NULL;
213                 avc = NULL;
214         }
215         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
216         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
217
218         if (unlikely(allocated))
219                 put_anon_vma(allocated);
220         if (unlikely(avc))
221                 anon_vma_chain_free(avc);
222
223         return 0;
224
225  out_enomem_free_avc:
226         anon_vma_chain_free(avc);
227  out_enomem:
228         return -ENOMEM;
229 }
230
231 /*
232  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
233  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
234  * have the same vma.
235  *
236  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
237  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
238  */
239 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
240 {
241         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
242         if (new_root != root) {
243                 if (WARN_ON_ONCE(root))
244                         up_write(&root->rwsem);
245                 root = new_root;
246                 down_write(&root->rwsem);
247         }
248         return root;
249 }
250
251 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
252 {
253         if (root)
254                 up_write(&root->rwsem);
255 }
256
257 /*
258  * Attach the anon_vmas from src to dst.
259  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
260  *
261  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
262  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
263  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
264  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
265  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
266  *
267  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
268  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
269  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
270  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
271  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
272  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
273  * searches where page is mapped.
274  */
275 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
276 {
277         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
278         struct anon_vma *root = NULL;
279
280         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
281                 struct anon_vma *anon_vma;
282
283                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
284                 if (unlikely(!avc)) {
285                         unlock_anon_vma_root(root);
286                         root = NULL;
287                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
288                         if (!avc)
289                                 goto enomem_failure;
290                 }
291                 anon_vma = pavc->anon_vma;
292                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
293                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
294
295                 /*
296                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
297                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
298                  *
299                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
300                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
301                  * it has self-parent reference and at least one child.
302                  */
303                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
304                     anon_vma != src->anon_vma && anon_vma->degree < 2)
305                         dst->anon_vma = anon_vma;
306         }
307         if (dst->anon_vma)
308                 dst->anon_vma->degree++;
309         unlock_anon_vma_root(root);
310         return 0;
311
312  enomem_failure:
313         /*
314          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
315          * decremented in unlink_anon_vmas().
316          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
317          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
318          */
319         dst->anon_vma = NULL;
320         unlink_anon_vmas(dst);
321         return -ENOMEM;
322 }
323
324 /*
325  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
326  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
327  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
328  */
329 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
330 {
331         struct anon_vma_chain *avc;
332         struct anon_vma *anon_vma;
333         int error;
334
335         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
336         if (!pvma->anon_vma)
337                 return 0;
338
339         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
340         vma->anon_vma = NULL;
341
342         /*
343          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
344          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
345          */
346         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
347         if (error)
348                 return error;
349
350         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
351         if (vma->anon_vma)
352                 return 0;
353
354         /* Then add our own anon_vma. */
355         anon_vma = anon_vma_alloc();
356         if (!anon_vma)
357                 goto out_error;
358         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
359         if (!avc)
360                 goto out_error_free_anon_vma;
361
362         /*
363          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
364          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
365          */
366         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
367         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
368         /*
369          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
370          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
371          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
372          */
373         get_anon_vma(anon_vma->root);
374         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
375         vma->anon_vma = anon_vma;
376         anon_vma_lock_write(anon_vma);
377         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
378         anon_vma->parent->degree++;
379         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
380
381         return 0;
382
383  out_error_free_anon_vma:
384         put_anon_vma(anon_vma);
385  out_error:
386         unlink_anon_vmas(vma);
387         return -ENOMEM;
388 }
389
390 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
391 {
392         struct anon_vma_chain *avc, *next;
393         struct anon_vma *root = NULL;
394
395         /*
396          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
397          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
398          */
399         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
400                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
401
402                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
403                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
404
405                 /*
406                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
407                  * to free them outside the lock.
408                  */
409                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
410                         anon_vma->parent->degree--;
411                         continue;
412                 }
413
414                 list_del(&avc->same_vma);
415                 anon_vma_chain_free(avc);
416         }
417         if (vma->anon_vma) {
418                 vma->anon_vma->degree--;
419
420                 /*
421                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
422                  * when handle fault.
423                  */
424                 vma->anon_vma = NULL;
425         }
426         unlock_anon_vma_root(root);
427
428         /*
429          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
430          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
431          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
432          */
433         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
434                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
435
436                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
437                 put_anon_vma(anon_vma);
438
439                 list_del(&avc->same_vma);
440                 anon_vma_chain_free(avc);
441         }
442 }
443
444 static void anon_vma_ctor(void *data)
445 {
446         struct anon_vma *anon_vma = data;
447
448         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
449         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
450         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
451 }
452
453 void __init anon_vma_init(void)
454 {
455         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
456                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
457                         anon_vma_ctor);
458         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
459                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
460 }
461
462 /*
463  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
464  *
465  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
466  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
467  * that might have been relevant to this page.
468  *
469  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
470  * returned may already be freed (and even reused).
471  *
472  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
473  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
474  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
475  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
476  *
477  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
478  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
479  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
480  *
481  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
482  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
483  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
484  * those.
485  */
486 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
487 {
488         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
489         unsigned long anon_mapping;
490
491         rcu_read_lock();
492         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
493         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
494                 goto out;
495         if (!page_mapped(page))
496                 goto out;
497
498         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
499         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
500                 anon_vma = NULL;
501                 goto out;
502         }
503
504         /*
505          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
506          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
507          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
508          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
509          * above cannot corrupt).
510          */
511         if (!page_mapped(page)) {
512                 rcu_read_unlock();
513                 put_anon_vma(anon_vma);
514                 return NULL;
515         }
516 out:
517         rcu_read_unlock();
518
519         return anon_vma;
520 }
521
522 /*
523  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
524  *
525  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
526  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
527  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
528  */
529 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
530 {
531         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
532         struct anon_vma *root_anon_vma;
533         unsigned long anon_mapping;
534
535         rcu_read_lock();
536         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
537         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
538                 goto out;
539         if (!page_mapped(page))
540                 goto out;
541
542         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
543         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
544         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
545                 /*
546                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
547                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
548                  * not go away, see anon_vma_free().
549                  */
550                 if (!page_mapped(page)) {
551                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
552                         anon_vma = NULL;
553                 }
554                 goto out;
555         }
556
557         /* trylock failed, we got to sleep */
558         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
559                 anon_vma = NULL;
560                 goto out;
561         }
562
563         if (!page_mapped(page)) {
564                 rcu_read_unlock();
565                 put_anon_vma(anon_vma);
566                 return NULL;
567         }
568
569         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
570         rcu_read_unlock();
571         anon_vma_lock_read(anon_vma);
572
573         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
574                 /*
575                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
576                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
577                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
578                  */
579                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
580                 __put_anon_vma(anon_vma);
581                 anon_vma = NULL;
582         }
583
584         return anon_vma;
585
586 out:
587         rcu_read_unlock();
588         return anon_vma;
589 }
590
591 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
592 {
593         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
594 }
595
596 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
597 /*
598  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
599  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
600  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
601  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
602  */
603 void try_to_unmap_flush(void)
604 {
605         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
606
607         if (!tlb_ubc->flush_required)
608                 return;
609
610         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
611         tlb_ubc->flush_required = false;
612         tlb_ubc->writable = false;
613 }
614
615 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
616 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
617 {
618         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
619
620         if (tlb_ubc->writable)
621                 try_to_unmap_flush();
622 }
623
624 /*
625  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
626  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
627  */
628 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
629 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
630         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
631 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
632         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
633
634 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
635 {
636         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
637         int batch, nbatch;
638
639         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
640         tlb_ubc->flush_required = true;
641
642         /*
643          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
644          * before the PTE is cleared.
645          */
646         barrier();
647         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
648 retry:
649         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
650                 /*
651                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
652                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
653                  * `pending' becomes large.
654                  */
655                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
656                 if (nbatch != batch) {
657                         batch = nbatch;
658                         goto retry;
659                 }
660         } else {
661                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
662         }
663
664         /*
665          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
666          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
667          * before the page is queued for IO.
668          */
669         if (writable)
670                 tlb_ubc->writable = true;
671 }
672
673 /*
674  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
675  * unmap operations to reduce IPIs.
676  */
677 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
678 {
679         bool should_defer = false;
680
681         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
682                 return false;
683
684         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
685         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
686                 should_defer = true;
687         put_cpu();
688
689         return should_defer;
690 }
691
692 /*
693  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
694  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
695  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
696  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
697  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
698  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
699  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
700  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
701  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
702  *
703  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
704  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
705  * via the PTL.
706  */
707 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
708 {
709         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
710         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
711         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
712
713         if (pending != flushed) {
714                 flush_tlb_mm(mm);
715                 /*
716                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
717                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
718                  */
719                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
720                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
721         }
722 }
723 #else
724 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
725 {
726 }
727
728 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
729 {
730         return false;
731 }
732 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
733
734 /*
735  * At what user virtual address is page expected in vma?
736  * Caller should check the page is actually part of the vma.
737  */
738 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
739 {
740         if (PageAnon(page)) {
741                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
742                 /*
743                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
744                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
745                  */
746                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
747                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
748                         return -EFAULT;
749         } else if (!vma->vm_file) {
750                 return -EFAULT;
751         } else if (vma->vm_file->f_mapping != compound_head(page)->mapping) {
752                 return -EFAULT;
753         }
754
755         return vma_address(page, vma);
756 }
757
758 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
759 {
760         pgd_t *pgd;
761         p4d_t *p4d;
762         pud_t *pud;
763         pmd_t *pmd = NULL;
764         pmd_t pmde;
765
766         pgd = pgd_offset(mm, address);
767         if (!pgd_present(*pgd))
768                 goto out;
769
770         p4d = p4d_offset(pgd, address);
771         if (!p4d_present(*p4d))
772                 goto out;
773
774         pud = pud_offset(p4d, address);
775         if (!pud_present(*pud))
776                 goto out;
777
778         pmd = pmd_offset(pud, address);
779         /*
780          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
781          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
782          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
783          */
784         pmde = *pmd;
785         barrier();
786         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
787                 pmd = NULL;
788 out:
789         return pmd;
790 }
791
792 struct page_referenced_arg {
793         int mapcount;
794         int referenced;
795         unsigned long vm_flags;
796         struct mem_cgroup *memcg;
797 };
798 /*
799  * arg: page_referenced_arg will be passed
800  */
801 static bool page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
802                         unsigned long address, void *arg)
803 {
804         struct page_referenced_arg *pra = arg;
805         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
806                 .page = page,
807                 .vma = vma,
808                 .address = address,
809         };
810         int referenced = 0;
811
812         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
813                 address = pvmw.address;
814
815                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
816                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
817                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
818                         return false; /* To break the loop */
819                 }
820
821                 if (pvmw.pte) {
822                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
823                                                 pvmw.pte)) {
824                                 /*
825                                  * Don't treat a reference through
826                                  * a sequentially read mapping as such.
827                                  * If the page has been used in another mapping,
828                                  * we will catch it; if this other mapping is
829                                  * already gone, the unmap path will have set
830                                  * PG_referenced or activated the page.
831                                  */
832                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
833                                         referenced++;
834                         }
835                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
836                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
837                                                 pvmw.pmd))
838                                 referenced++;
839                 } else {
840                         /* unexpected pmd-mapped page? */
841                         WARN_ON_ONCE(1);
842                 }
843
844                 pra->mapcount--;
845         }
846
847         if (referenced)
848                 clear_page_idle(page);
849         if (test_and_clear_page_young(page))
850                 referenced++;
851
852         if (referenced) {
853                 pra->referenced++;
854                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
855         }
856
857         if (!pra->mapcount)
858                 return false; /* To break the loop */
859
860         return true;
861 }
862
863 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
864 {
865         struct page_referenced_arg *pra = arg;
866         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
867
868         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
869                 return true;
870
871         return false;
872 }
873
874 /**
875  * page_referenced - test if the page was referenced
876  * @page: the page to test
877  * @is_locked: caller holds lock on the page
878  * @memcg: target memory cgroup
879  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
880  *
881  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
882  * returns the number of ptes which referenced the page.
883  */
884 int page_referenced(struct page *page,
885                     int is_locked,
886                     struct mem_cgroup *memcg,
887                     unsigned long *vm_flags)
888 {
889         int we_locked = 0;
890         struct page_referenced_arg pra = {
891                 .mapcount = total_mapcount(page),
892                 .memcg = memcg,
893         };
894         struct rmap_walk_control rwc = {
895                 .rmap_one = page_referenced_one,
896                 .arg = (void *)&pra,
897                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
898         };
899
900         *vm_flags = 0;
901         if (!pra.mapcount)
902                 return 0;
903
904         if (!page_rmapping(page))
905                 return 0;
906
907         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
908                 we_locked = trylock_page(page);
909                 if (!we_locked)
910                         return 1;
911         }
912
913         /*
914          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
915          * counting on behalf of references from different
916          * cgroups
917          */
918         if (memcg) {
919                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
920         }
921
922         rmap_walk(page, &rwc);
923         *vm_flags = pra.vm_flags;
924
925         if (we_locked)
926                 unlock_page(page);
927
928         return pra.referenced;
929 }
930
931 static bool page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
932                             unsigned long address, void *arg)
933 {
934         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
935                 .page = page,
936                 .vma = vma,
937                 .address = address,
938                 .flags = PVMW_SYNC,
939         };
940         struct mmu_notifier_range range;
941         int *cleaned = arg;
942
943         /*
944          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
945          * the page can not be free from this function.
946          */
947         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
948                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
949                                 vma_address_end(page, vma));
950         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
951
952         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
953                 int ret = 0;
954
955                 address = pvmw.address;
956                 if (pvmw.pte) {
957                         pte_t entry;
958                         pte_t *pte = pvmw.pte;
959
960                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
961                                 continue;
962
963                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
964                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
965                         entry = pte_wrprotect(entry);
966                         entry = pte_mkclean(entry);
967                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
968                         ret = 1;
969                 } else {
970 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
971                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
972                         pmd_t entry;
973
974                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
975                                 continue;
976
977                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
978                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
979                         entry = pmd_wrprotect(entry);
980                         entry = pmd_mkclean(entry);
981                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
982                         ret = 1;
983 #else
984                         /* unexpected pmd-mapped page? */
985                         WARN_ON_ONCE(1);
986 #endif
987                 }
988
989                 /*
990                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
991                  * downgrading page table protection not changing it to point
992                  * to a new page.
993                  *
994                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
995                  */
996                 if (ret)
997                         (*cleaned)++;
998         }
999
1000         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1001
1002         return true;
1003 }
1004
1005 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1006 {
1007         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1008                 return false;
1009
1010         return true;
1011 }
1012
1013 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1014 {
1015         int cleaned = 0;
1016         struct address_space *mapping;
1017         struct rmap_walk_control rwc = {
1018                 .arg = (void *)&cleaned,
1019                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1020                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1021         };
1022
1023         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1024
1025         if (!folio_mapped(folio))
1026                 return 0;
1027
1028         mapping = folio_mapping(folio);
1029         if (!mapping)
1030                 return 0;
1031
1032         rmap_walk(&folio->page, &rwc);
1033
1034         return cleaned;
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1037
1038 /**
1039  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1040  * @page:       the page to move to our anon_vma
1041  * @vma:        the vma the page belongs to
1042  *
1043  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1044  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1045  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1046  * processes.
1047  */
1048 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1049 {
1050         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1051
1052         page = compound_head(page);
1053
1054         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1055         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1056
1057         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1058         /*
1059          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1060          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1061          * PageAnon()) will not see one without the other.
1062          */
1063         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1064 }
1065
1066 /**
1067  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1068  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1069  * @vma:        VM area to add page to.
1070  * @address:    User virtual address of the mapping     
1071  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1072  */
1073 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1074         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1075 {
1076         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1077
1078         BUG_ON(!anon_vma);
1079
1080         if (PageAnon(page))
1081                 return;
1082
1083         /*
1084          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1085          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1086          * page mapping!
1087          */
1088         if (!exclusive)
1089                 anon_vma = anon_vma->root;
1090
1091         /*
1092          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1093          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1094          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1095          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1096          */
1097         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1098         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1099         page->index = linear_page_index(vma, address);
1100 }
1101
1102 /**
1103  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1104  * @page:       the page to add the mapping to
1105  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1106  * @address:    the user virtual address mapped
1107  */
1108 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1109         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1110 {
1111         /*
1112          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1113          * be set up correctly at this point.
1114          *
1115          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1116          * always holds the page locked.
1117          *
1118          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1119          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1120          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1121          */
1122         VM_BUG_ON_PAGE(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root, page);
1123         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1124                        page);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1129  * @page:       the page to add the mapping to
1130  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1131  * @address:    the user virtual address mapped
1132  * @compound:   charge the page as compound or small page
1133  *
1134  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1135  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1136  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1137  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1138  */
1139 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1140         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1141 {
1142         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1147  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1148  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1149  */
1150 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1151         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1152 {
1153         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1154         bool first;
1155
1156         if (unlikely(PageKsm(page)))
1157                 lock_page_memcg(page);
1158         else
1159                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1160
1161         if (compound) {
1162                 atomic_t *mapcount;
1163                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1164                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1165                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1166                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1167         } else {
1168                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1169         }
1170
1171         if (first) {
1172                 int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1173                 /*
1174                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1175                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1176                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1177                  * disabled.
1178                  */
1179                 if (compound)
1180                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1181                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1182         }
1183
1184         if (unlikely(PageKsm(page))) {
1185                 unlock_page_memcg(page);
1186                 return;
1187         }
1188
1189         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1190         if (first)
1191                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1192                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1193         else
1194                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1195 }
1196
1197 /**
1198  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1199  * @page:       the page to add the mapping to
1200  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1201  * @address:    the user virtual address mapped
1202  * @compound:   charge the page as compound or small page
1203  *
1204  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1205  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1206  * Page does not have to be locked.
1207  */
1208 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1209         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1210 {
1211         int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1212
1213         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1214         __SetPageSwapBacked(page);
1215         if (compound) {
1216                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1217                 /* increment count (starts at -1) */
1218                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1219                 if (hpage_pincount_available(page))
1220                         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1221
1222                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1223         } else {
1224                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1225                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1226                 /* increment count (starts at -1) */
1227                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1228         }
1229         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1230         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1235  * @page: the page to add the mapping to
1236  * @compound: charge the page as compound or small page
1237  *
1238  * The caller needs to hold the pte lock.
1239  */
1240 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1241 {
1242         int i, nr = 1;
1243
1244         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1245         lock_page_memcg(page);
1246         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1247                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1248
1249                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1250                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1251                                 nr++;
1252                 }
1253                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1254                         goto out;
1255                 if (PageSwapBacked(page))
1256                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1257                                                 nr_pages);
1258                 else
1259                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1260                                                 nr_pages);
1261         } else {
1262                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1263                         struct page *head = compound_head(page);
1264
1265                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1266
1267                         SetPageDoubleMap(head);
1268                         if (PageMlocked(page))
1269                                 clear_page_mlock(head);
1270                 }
1271                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1272                         goto out;
1273         }
1274         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1275 out:
1276         unlock_page_memcg(page);
1277 }
1278
1279 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1280 {
1281         int i, nr = 1;
1282
1283         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1284
1285         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1286         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1287                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1288                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1289                 return;
1290         }
1291
1292         /* page still mapped by someone else? */
1293         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1294                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1295
1296                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1297                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1298                                 nr++;
1299                 }
1300                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1301                         return;
1302                 if (PageSwapBacked(page))
1303                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1304                                                 -nr_pages);
1305                 else
1306                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1307                                                 -nr_pages);
1308         } else {
1309                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1310                         return;
1311         }
1312
1313         /*
1314          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1315          * these counters are not modified in interrupt context, and
1316          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1317          */
1318         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1319
1320         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1321                 clear_page_mlock(page);
1322 }
1323
1324 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1325 {
1326         int i, nr;
1327
1328         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1329                 return;
1330
1331         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1332         if (unlikely(PageHuge(page)))
1333                 return;
1334
1335         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1336                 return;
1337
1338         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, -thp_nr_pages(page));
1339
1340         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1341                 /*
1342                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1343                  * them are still mapped.
1344                  */
1345                 for (i = 0, nr = 0; i < thp_nr_pages(page); i++) {
1346                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1347                                 nr++;
1348                 }
1349
1350                 /*
1351                  * Queue the page for deferred split if at least one small
1352                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1353                  * small page is still mapped.
1354                  */
1355                 if (nr && nr < thp_nr_pages(page))
1356                         deferred_split_huge_page(page);
1357         } else {
1358                 nr = thp_nr_pages(page);
1359         }
1360
1361         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1362                 clear_page_mlock(page);
1363
1364         if (nr)
1365                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, -nr);
1366 }
1367
1368 /**
1369  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1370  * @page:       page to remove mapping from
1371  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1372  *
1373  * The caller needs to hold the pte lock.
1374  */
1375 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1376 {
1377         lock_page_memcg(page);
1378
1379         if (!PageAnon(page)) {
1380                 page_remove_file_rmap(page, compound);
1381                 goto out;
1382         }
1383
1384         if (compound) {
1385                 page_remove_anon_compound_rmap(page);
1386                 goto out;
1387         }
1388
1389         /* page still mapped by someone else? */
1390         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1391                 goto out;
1392
1393         /*
1394          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1395          * these counters are not modified in interrupt context, and
1396          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1397          */
1398         __dec_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1399
1400         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1401                 clear_page_mlock(page);
1402
1403         if (PageTransCompound(page))
1404                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1405
1406         /*
1407          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1408          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1409          * which increments mapcount after us but sets mapping
1410          * before us: so leave the reset to free_unref_page,
1411          * and remember that it's only reliable while mapped.
1412          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1413          * faster for those pages still in swapcache.
1414          */
1415 out:
1416         unlock_page_memcg(page);
1417 }
1418
1419 /*
1420  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1421  */
1422 static bool try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1423                      unsigned long address, void *arg)
1424 {
1425         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1426         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1427                 .page = page,
1428                 .vma = vma,
1429                 .address = address,
1430         };
1431         pte_t pteval;
1432         struct page *subpage;
1433         bool ret = true;
1434         struct mmu_notifier_range range;
1435         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1436
1437         /*
1438          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1439          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1440          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1441          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1442          */
1443         if (flags & TTU_SYNC)
1444                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1445
1446         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1447                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, page);
1448
1449         /*
1450          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1451          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1452          * invalidation in the case of pmd sharing.
1453          *
1454          * Note that the page can not be free in this function as call of
1455          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1456          */
1457         range.end = PageKsm(page) ?
1458                         address + PAGE_SIZE : vma_address_end(page, vma);
1459         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1460                                 address, range.end);
1461         if (PageHuge(page)) {
1462                 /*
1463                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1464                  * accordingly.
1465                  */
1466                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1467                                                      &range.end);
1468         }
1469         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1470
1471         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1472                 /*
1473                  * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1474                  */
1475                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1476                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1477                         /*
1478                          * PTE-mapped THP are never marked as mlocked: so do
1479                          * not set it on a DoubleMap THP, nor on an Anon THP
1480                          * (which may still be PTE-mapped after DoubleMap was
1481                          * cleared).  But stop unmapping even in those cases.
1482                          */
1483                         if (!PageTransCompound(page) || (PageHead(page) &&
1484                              !PageDoubleMap(page) && !PageAnon(page)))
1485                                 mlock_vma_page(page);
1486                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1487                         ret = false;
1488                         break;
1489                 }
1490
1491                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1492                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1493
1494                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1495                 address = pvmw.address;
1496
1497                 if (PageHuge(page) && !PageAnon(page)) {
1498                         /*
1499                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1500                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1501                          * do this outside rmap routines.
1502                          */
1503                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1504                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1505                                 /*
1506                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1507                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1508                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1509                                  * we must flush them all.  start/end were
1510                                  * already adjusted above to cover this range.
1511                                  */
1512                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1513                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1514                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1515                                                               range.end);
1516
1517                                 /*
1518                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1519                                  * which is part of the way map counting
1520                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1521                                  * here.  When there is no other sharing,
1522                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1523                                  * unmap the actual page and drop map count
1524                                  * to zero.
1525                                  */
1526                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1527                                 break;
1528                         }
1529                 }
1530
1531                 /* Nuke the page table entry. */
1532                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1533                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1534                         /*
1535                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1536                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1537                          * If the entry was previously clean then the
1538                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1539                          * transition on a cached TLB entry is written through
1540                          * and traps if the PTE is unmapped.
1541                          */
1542                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1543
1544                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1545                 } else {
1546                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1547                 }
1548
1549                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1550                 if (pte_dirty(pteval))
1551                         set_page_dirty(page);
1552
1553                 /* Update high watermark before we lower rss */
1554                 update_hiwater_rss(mm);
1555
1556                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1557                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1558                         if (PageHuge(page)) {
1559                                 hugetlb_count_sub(compound_nr(page), mm);
1560                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1561                                                      pvmw.pte, pteval,
1562                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1563                         } else {
1564                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1565                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1566                         }
1567
1568                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1569                         /*
1570                          * The guest indicated that the page content is of no
1571                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1572                          * will take care of the rest.
1573                          * A future reference will then fault in a new zero
1574                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1575                          * this page though, as its main user (postcopy
1576                          * migration) will not expect userfaults on already
1577                          * copied pages.
1578                          */
1579                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1580                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1581                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1582                                                       address + PAGE_SIZE);
1583                 } else if (PageAnon(page)) {
1584                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1585                         pte_t swp_pte;
1586                         /*
1587                          * Store the swap location in the pte.
1588                          * See handle_pte_fault() ...
1589                          */
1590                         if (unlikely(PageSwapBacked(page) != PageSwapCache(page))) {
1591                                 WARN_ON_ONCE(1);
1592                                 ret = false;
1593                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1594                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1595                                                         address + PAGE_SIZE);
1596                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1597                                 break;
1598                         }
1599
1600                         /* MADV_FREE page check */
1601                         if (!PageSwapBacked(page)) {
1602                                 if (!PageDirty(page)) {
1603                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1604                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1605                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1606                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1607                                         goto discard;
1608                                 }
1609
1610                                 /*
1611                                  * If the page was redirtied, it cannot be
1612                                  * discarded. Remap the page to page table.
1613                                  */
1614                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1615                                 SetPageSwapBacked(page);
1616                                 ret = false;
1617                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1618                                 break;
1619                         }
1620
1621                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1622                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1623                                 ret = false;
1624                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1625                                 break;
1626                         }
1627                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1628                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1629                                 ret = false;
1630                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1631                                 break;
1632                         }
1633                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1634                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1635                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1636                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1637                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1638                         }
1639                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1640                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1641                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1642                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1643                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1644                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1645                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1646                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1647                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1648                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1649                                                       address + PAGE_SIZE);
1650                 } else {
1651                         /*
1652                          * This is a locked file-backed page, thus it cannot
1653                          * be removed from the page cache and replaced by a new
1654                          * page before mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1655                          * concurrent thread might update its page table to
1656                          * point at new page while a device still is using this
1657                          * page.
1658                          *
1659                          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1660                          */
1661                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1662                 }
1663 discard:
1664                 /*
1665                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1666                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1667                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1668                  *
1669                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1670                  */
1671                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1672                 put_page(page);
1673         }
1674
1675         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1676
1677         return ret;
1678 }
1679
1680 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1681 {
1682         return vma_is_temporary_stack(vma);
1683 }
1684
1685 static int page_not_mapped(struct page *page)
1686 {
1687         return !page_mapped(page);
1688 }
1689
1690 /**
1691  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1692  * @page: the page to get unmapped
1693  * @flags: action and flags
1694  *
1695  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1696  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1697  *
1698  * It is the caller's responsibility to check if the page is still
1699  * mapped when needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1700  */
1701 void try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1702 {
1703         struct rmap_walk_control rwc = {
1704                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1705                 .arg = (void *)flags,
1706                 .done = page_not_mapped,
1707                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1708         };
1709
1710         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1711                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1712         else
1713                 rmap_walk(page, &rwc);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1718  *
1719  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1720  * containing migration entries.
1721  */
1722 static bool try_to_migrate_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1723                      unsigned long address, void *arg)
1724 {
1725         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1726         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1727                 .page = page,
1728                 .vma = vma,
1729                 .address = address,
1730         };
1731         pte_t pteval;
1732         struct page *subpage;
1733         bool ret = true;
1734         struct mmu_notifier_range range;
1735         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1736
1737         /*
1738          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1739          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1740          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1741          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1742          */
1743         if (flags & TTU_SYNC)
1744                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1745
1746         /*
1747          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1748          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1749          */
1750         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1751                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, page);
1752
1753         /*
1754          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1755          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1756          * invalidation in the case of pmd sharing.
1757          *
1758          * Note that the page can not be free in this function as call of
1759          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1760          */
1761         range.end = PageKsm(page) ?
1762                         address + PAGE_SIZE : vma_address_end(page, vma);
1763         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1764                                 address, range.end);
1765         if (PageHuge(page)) {
1766                 /*
1767                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1768                  * accordingly.
1769                  */
1770                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1771                                                      &range.end);
1772         }
1773         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1774
1775         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1776 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1777                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1778                 if (!pvmw.pte) {
1779                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) ||
1780                                        !PageTransCompound(page), page);
1781
1782                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, page);
1783                         continue;
1784                 }
1785 #endif
1786
1787                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1788                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1789
1790                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1791                 address = pvmw.address;
1792
1793                 if (PageHuge(page) && !PageAnon(page)) {
1794                         /*
1795                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1796                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1797                          * do this outside rmap routines.
1798                          */
1799                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1800                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1801                                 /*
1802                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1803                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1804                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1805                                  * we must flush them all.  start/end were
1806                                  * already adjusted above to cover this range.
1807                                  */
1808                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1809                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1810                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1811                                                               range.end);
1812
1813                                 /*
1814                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1815                                  * which is part of the way map counting
1816                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1817                                  * here.  When there is no other sharing,
1818                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1819                                  * unmap the actual page and drop map count
1820                                  * to zero.
1821                                  */
1822                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1823                                 break;
1824                         }
1825                 }
1826
1827                 /* Nuke the page table entry. */
1828                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1829                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1830
1831                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1832                 if (pte_dirty(pteval))
1833                         set_page_dirty(page);
1834
1835                 /* Update high watermark before we lower rss */
1836                 update_hiwater_rss(mm);
1837
1838                 if (is_zone_device_page(page)) {
1839                         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1840                         swp_entry_t entry;
1841                         pte_t swp_pte;
1842
1843                         /*
1844                          * Store the pfn of the page in a special migration
1845                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1846                          * pte is removed and then restart fault handling.
1847                          */
1848                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
1849                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
1850                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
1851                         else
1852                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
1853                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1854
1855                         /*
1856                          * pteval maps a zone device page and is therefore
1857                          * a swap pte.
1858                          */
1859                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
1860                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1861                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
1862                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1863                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1864                         /*
1865                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1866                          * against the special swap migration pte.
1867                          *
1868                          * The assignment to subpage above was computed from a
1869                          * swap PTE which results in an invalid pointer.
1870                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1871                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1872                          * changed when hugepage migrations to device private
1873                          * memory are supported.
1874                          */
1875                         subpage = page;
1876                 } else if (PageHWPoison(page)) {
1877                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1878                         if (PageHuge(page)) {
1879                                 hugetlb_count_sub(compound_nr(page), mm);
1880                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1881                                                      pvmw.pte, pteval,
1882                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1883                         } else {
1884                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1885                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1886                         }
1887
1888                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1889                         /*
1890                          * The guest indicated that the page content is of no
1891                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1892                          * will take care of the rest.
1893                          * A future reference will then fault in a new zero
1894                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1895                          * this page though, as its main user (postcopy
1896                          * migration) will not expect userfaults on already
1897                          * copied pages.
1898                          */
1899                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1900                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1901                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1902                                                       address + PAGE_SIZE);
1903                 } else {
1904                         swp_entry_t entry;
1905                         pte_t swp_pte;
1906
1907                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1908                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1909                                 ret = false;
1910                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1911                                 break;
1912                         }
1913
1914                         /*
1915                          * Store the pfn of the page in a special migration
1916                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1917                          * pte is removed and then restart fault handling.
1918                          */
1919                         if (pte_write(pteval))
1920                                 entry = make_writable_migration_entry(
1921                                                         page_to_pfn(subpage));
1922                         else
1923                                 entry = make_readable_migration_entry(
1924                                                         page_to_pfn(subpage));
1925
1926                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1927                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1928                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1929                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1930                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1931                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1932                         /*
1933                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1934                          * against the special swap migration pte.
1935                          */
1936                 }
1937
1938                 /*
1939                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1940                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1941                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1942                  *
1943                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1944                  */
1945                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1946                 put_page(page);
1947         }
1948
1949         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1950
1951         return ret;
1952 }
1953
1954 /**
1955  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
1956  * @page: the page to replace page table entries for
1957  * @flags: action and flags
1958  *
1959  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this page and
1960  * replace them with special swap entries. Caller must hold the page lock.
1961  */
1962 void try_to_migrate(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1963 {
1964         struct rmap_walk_control rwc = {
1965                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
1966                 .arg = (void *)flags,
1967                 .done = page_not_mapped,
1968                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1969         };
1970
1971         /*
1972          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
1973          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
1974          */
1975         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
1976                                         TTU_SYNC)))
1977                 return;
1978
1979         if (is_zone_device_page(page) && !is_device_private_page(page))
1980                 return;
1981
1982         /*
1983          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1984          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1985          * page tables leading to a race where migration cannot
1986          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1987          * locking requirements of exec(), migration skips
1988          * temporary VMAs until after exec() completes.
1989          */
1990         if (!PageKsm(page) && PageAnon(page))
1991                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1992
1993         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1994                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1995         else
1996                 rmap_walk(page, &rwc);
1997 }
1998
1999 /*
2000  * Walks the vma's mapping a page and mlocks the page if any locked vma's are
2001  * found. Once one is found the page is locked and the scan can be terminated.
2002  */
2003 static bool page_mlock_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2004                                  unsigned long address, void *unused)
2005 {
2006         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
2007                 .page = page,
2008                 .vma = vma,
2009                 .address = address,
2010         };
2011
2012         /* An un-locked vma doesn't have any pages to lock, continue the scan */
2013         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
2014                 return true;
2015
2016         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2017                 /*
2018                  * Need to recheck under the ptl to serialise with
2019                  * __munlock_pagevec_fill() after VM_LOCKED is cleared in
2020                  * munlock_vma_pages_range().
2021                  */
2022                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
2023                         /*
2024                          * PTE-mapped THP are never marked as mlocked; but
2025                          * this function is never called on a DoubleMap THP,
2026                          * nor on an Anon THP (which may still be PTE-mapped
2027                          * after DoubleMap was cleared).
2028                          */
2029                         mlock_vma_page(page);
2030                         /*
2031                          * No need to scan further once the page is marked
2032                          * as mlocked.
2033                          */
2034                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2035                         return false;
2036                 }
2037         }
2038
2039         return true;
2040 }
2041
2042 /**
2043  * page_mlock - try to mlock a page
2044  * @page: the page to be mlocked
2045  *
2046  * Called from munlock code. Checks all of the VMAs mapping the page and mlocks
2047  * the page if any are found. The page will be returned with PG_mlocked cleared
2048  * if it is not mapped by any locked vmas.
2049  */
2050 void page_mlock(struct page *page)
2051 {
2052         struct rmap_walk_control rwc = {
2053                 .rmap_one = page_mlock_one,
2054                 .done = page_not_mapped,
2055                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
2056
2057         };
2058
2059         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
2060         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page) && PageDoubleMap(page), page);
2061
2062         /* Anon THP are only marked as mlocked when singly mapped */
2063         if (PageTransCompound(page) && PageAnon(page))
2064                 return;
2065
2066         rmap_walk(page, &rwc);
2067 }
2068
2069 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2070 struct make_exclusive_args {
2071         struct mm_struct *mm;
2072         unsigned long address;
2073         void *owner;
2074         bool valid;
2075 };
2076
2077 static bool page_make_device_exclusive_one(struct page *page,
2078                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2079 {
2080         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2081         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
2082                 .page = page,
2083                 .vma = vma,
2084                 .address = address,
2085         };
2086         struct make_exclusive_args *args = priv;
2087         pte_t pteval;
2088         struct page *subpage;
2089         bool ret = true;
2090         struct mmu_notifier_range range;
2091         swp_entry_t entry;
2092         pte_t swp_pte;
2093
2094         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2095                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2096                                       address + page_size(page)), args->owner);
2097         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2098
2099         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2100                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2101                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
2102
2103                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2104                         ret = false;
2105                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2106                         break;
2107                 }
2108
2109                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
2110                 address = pvmw.address;
2111
2112                 /* Nuke the page table entry. */
2113                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2114                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2115
2116                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
2117                 if (pte_dirty(pteval))
2118                         set_page_dirty(page);
2119
2120                 /*
2121                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2122                  * address.
2123                  */
2124                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2125                     pte_write(pteval))
2126                         args->valid = true;
2127
2128                 /*
2129                  * Store the pfn of the page in a special migration
2130                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2131                  * pte is removed and then restart fault handling.
2132                  */
2133                 if (pte_write(pteval))
2134                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2135                                                         page_to_pfn(subpage));
2136                 else
2137                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2138                                                         page_to_pfn(subpage));
2139                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2140                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2141                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2142                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2143                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2144
2145                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2146
2147                 /*
2148                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2149                  * been removed, so shouldn't take another.
2150                  */
2151                 page_remove_rmap(subpage, false);
2152         }
2153
2154         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2155
2156         return ret;
2157 }
2158
2159 /**
2160  * page_make_device_exclusive - mark the page exclusively owned by a device
2161  * @page: the page to replace page table entries for
2162  * @mm: the mm_struct where the page is expected to be mapped
2163  * @address: address where the page is expected to be mapped
2164  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2165  *
2166  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this page and
2167  * replace them with special device exclusive swap entries to grant a device
2168  * exclusive access to the page. Caller must hold the page lock.
2169  *
2170  * Returns false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2171  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2172  */
2173 static bool page_make_device_exclusive(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2174                                 unsigned long address, void *owner)
2175 {
2176         struct make_exclusive_args args = {
2177                 .mm = mm,
2178                 .address = address,
2179                 .owner = owner,
2180                 .valid = false,
2181         };
2182         struct rmap_walk_control rwc = {
2183                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2184                 .done = page_not_mapped,
2185                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
2186                 .arg = &args,
2187         };
2188
2189         /*
2190          * Restrict to anonymous pages for now to avoid potential writeback
2191          * issues. Also tail pages shouldn't be passed to rmap_walk so skip
2192          * those.
2193          */
2194         if (!PageAnon(page) || PageTail(page))
2195                 return false;
2196
2197         rmap_walk(page, &rwc);
2198
2199         return args.valid && !page_mapcount(page);
2200 }
2201
2202 /**
2203  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2204  * @mm: mm_struct of assoicated target process
2205  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2206  * @end: end address of region
2207  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2208  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2209  *
2210  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2211  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2212  *
2213  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2214  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2215  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2216  * calling MMU notifiers.
2217  *
2218  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2219  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2220  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2221  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2222  */
2223 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2224                                 unsigned long end, struct page **pages,
2225                                 void *owner)
2226 {
2227         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2228         long i;
2229
2230         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2231                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2232                                        pages, NULL, NULL);
2233         if (npages < 0)
2234                 return npages;
2235
2236         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2237                 if (!trylock_page(pages[i])) {
2238                         put_page(pages[i]);
2239                         pages[i] = NULL;
2240                         continue;
2241                 }
2242
2243                 if (!page_make_device_exclusive(pages[i], mm, start, owner)) {
2244                         unlock_page(pages[i]);
2245                         put_page(pages[i]);
2246                         pages[i] = NULL;
2247                 }
2248         }
2249
2250         return npages;
2251 }
2252 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2253 #endif
2254
2255 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2256 {
2257         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2258
2259         anon_vma_free(anon_vma);
2260         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2261                 anon_vma_free(root);
2262 }
2263
2264 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
2265                                         struct rmap_walk_control *rwc)
2266 {
2267         struct anon_vma *anon_vma;
2268
2269         if (rwc->anon_lock)
2270                 return rwc->anon_lock(page);
2271
2272         /*
2273          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
2274          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2275          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2276          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2277          */
2278         anon_vma = page_anon_vma(page);
2279         if (!anon_vma)
2280                 return NULL;
2281
2282         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2283         return anon_vma;
2284 }
2285
2286 /*
2287  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2288  * rmap method
2289  * @page: the page to be handled
2290  * @rwc: control variable according to each walk type
2291  *
2292  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2293  * contained in the anon_vma struct it points to.
2294  *
2295  * When called from page_mlock(), the mmap_lock of the mm containing the vma
2296  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
2297  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
2298  * LOCKED.
2299  */
2300 static void rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
2301                 bool locked)
2302 {
2303         struct anon_vma *anon_vma;
2304         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2305         struct anon_vma_chain *avc;
2306
2307         if (locked) {
2308                 anon_vma = page_anon_vma(page);
2309                 /* anon_vma disappear under us? */
2310                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
2311         } else {
2312                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
2313         }
2314         if (!anon_vma)
2315                 return;
2316
2317         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
2318         pgoff_end = pgoff_start + thp_nr_pages(page) - 1;
2319         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2320                         pgoff_start, pgoff_end) {
2321                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2322                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
2323
2324                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2325                 cond_resched();
2326
2327                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2328                         continue;
2329
2330                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
2331                         break;
2332                 if (rwc->done && rwc->done(page))
2333                         break;
2334         }
2335
2336         if (!locked)
2337                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2338 }
2339
2340 /*
2341  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2342  * @page: the page to be handled
2343  * @rwc: control variable according to each walk type
2344  *
2345  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2346  * contained in the address_space struct it points to.
2347  *
2348  * When called from page_mlock(), the mmap_lock of the mm containing the vma
2349  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
2350  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
2351  * LOCKED.
2352  */
2353 static void rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
2354                 bool locked)
2355 {
2356         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
2357         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2358         struct vm_area_struct *vma;
2359
2360         /*
2361          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2362          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2363          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2364          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2365          */
2366         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
2367
2368         if (!mapping)
2369                 return;
2370
2371         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
2372         pgoff_end = pgoff_start + thp_nr_pages(page) - 1;
2373         if (!locked)
2374                 i_mmap_lock_read(mapping);
2375         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2376                         pgoff_start, pgoff_end) {
2377                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
2378
2379                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2380                 cond_resched();
2381
2382                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2383                         continue;
2384
2385                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
2386                         goto done;
2387                 if (rwc->done && rwc->done(page))
2388                         goto done;
2389         }
2390
2391 done:
2392         if (!locked)
2393                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2394 }
2395
2396 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
2397 {
2398         if (unlikely(PageKsm(page)))
2399                 rmap_walk_ksm(page, rwc);
2400         else if (PageAnon(page))
2401                 rmap_walk_anon(page, rwc, false);
2402         else
2403                 rmap_walk_file(page, rwc, false);
2404 }
2405
2406 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2407 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
2408 {
2409         /* no ksm support for now */
2410         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
2411         if (PageAnon(page))
2412                 rmap_walk_anon(page, rwc, true);
2413         else
2414                 rmap_walk_file(page, rwc, true);
2415 }
2416
2417 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2418 /*
2419  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2420  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2421  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2422  */
2423 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
2424                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2425 {
2426         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2427         int first;
2428
2429         BUG_ON(!PageLocked(page));
2430         BUG_ON(!anon_vma);
2431         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2432         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2433         if (first)
2434                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
2435 }
2436
2437 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2438                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2439 {
2440         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2441         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2442         if (hpage_pincount_available(page))
2443                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
2444
2445         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2446 }
2447 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */