mm,thp,rmap: lock_compound_mapcounts() on THP mapcounts
[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)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share, see hugetlbfs below)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             anon_vma->rwsem
30  *               mm->page_table_lock or pte_lock
31  *                 swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *                   mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *                   mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
34  *                     folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
35  *                       i_pages lock (widely used)
36  *                         lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
37  *                   inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                     sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
40  *                     i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
41  *                               in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
42  *                               within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
43  *
44  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
45  *   ->tasklist_lock
46  *     pte map lock
47  *
48  * hugetlbfs PageHuge() take locks in this order:
49  *   hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
50  *     vma_lock (hugetlb specific lock for pmd_sharing)
51  *       mapping->i_mmap_rwsem (also used for hugetlb pmd sharing)
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 #include <linux/mm_inline.h>
77
78 #include <asm/tlbflush.h>
79
80 #define CREATE_TRACE_POINTS
81 #include <trace/events/tlb.h>
82 #include <trace/events/migrate.h>
83
84 #include "internal.h"
85
86 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
87 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
88
89 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
90 {
91         struct anon_vma *anon_vma;
92
93         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
94         if (anon_vma) {
95                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
96                 anon_vma->num_children = 0;
97                 anon_vma->num_active_vmas = 0;
98                 anon_vma->parent = anon_vma;
99                 /*
100                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
101                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
102                  */
103                 anon_vma->root = anon_vma;
104         }
105
106         return anon_vma;
107 }
108
109 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
110 {
111         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
112
113         /*
114          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
115          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
116          * freed.
117          *
118          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
119          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
120          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
121          *
122          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
123          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
124          *   LOCK                                 MB
125          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
126          *
127          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
128          * happen _before_ what follows.
129          */
130         might_sleep();
131         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
132                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
133                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
134         }
135
136         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
137 }
138
139 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
140 {
141         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
142 }
143
144 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
145 {
146         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
147 }
148
149 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
150                                 struct anon_vma_chain *avc,
151                                 struct anon_vma *anon_vma)
152 {
153         avc->vma = vma;
154         avc->anon_vma = anon_vma;
155         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
156         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
157 }
158
159 /**
160  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
161  * @vma: the memory region in question
162  *
163  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
164  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
165  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
166  *
167  * The common case will be that we already have one, which
168  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
169  * not we either need to find an adjacent mapping that we
170  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
171  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
172  * allocate a new one.
173  *
174  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
175  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
176  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
177  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
178  * anon_vma isn't actually destroyed).
179  *
180  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
181  * for the new allocation. At the same time, we do not want
182  * to do any locking for the common case of already having
183  * an anon_vma.
184  *
185  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
186  */
187 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
188 {
189         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
190         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
191         struct anon_vma_chain *avc;
192
193         might_sleep();
194
195         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
196         if (!avc)
197                 goto out_enomem;
198
199         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
200         allocated = NULL;
201         if (!anon_vma) {
202                 anon_vma = anon_vma_alloc();
203                 if (unlikely(!anon_vma))
204                         goto out_enomem_free_avc;
205                 anon_vma->num_children++; /* self-parent link for new root */
206                 allocated = anon_vma;
207         }
208
209         anon_vma_lock_write(anon_vma);
210         /* page_table_lock to protect against threads */
211         spin_lock(&mm->page_table_lock);
212         if (likely(!vma->anon_vma)) {
213                 vma->anon_vma = anon_vma;
214                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
215                 anon_vma->num_active_vmas++;
216                 allocated = NULL;
217                 avc = NULL;
218         }
219         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
220         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
221
222         if (unlikely(allocated))
223                 put_anon_vma(allocated);
224         if (unlikely(avc))
225                 anon_vma_chain_free(avc);
226
227         return 0;
228
229  out_enomem_free_avc:
230         anon_vma_chain_free(avc);
231  out_enomem:
232         return -ENOMEM;
233 }
234
235 /*
236  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
237  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
238  * have the same vma.
239  *
240  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
241  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
242  */
243 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
244 {
245         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
246         if (new_root != root) {
247                 if (WARN_ON_ONCE(root))
248                         up_write(&root->rwsem);
249                 root = new_root;
250                 down_write(&root->rwsem);
251         }
252         return root;
253 }
254
255 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
256 {
257         if (root)
258                 up_write(&root->rwsem);
259 }
260
261 /*
262  * Attach the anon_vmas from src to dst.
263  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
264  *
265  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
266  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
267  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
268  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
269  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
270  *
271  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
272  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
273  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
274  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
275  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
276  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
277  * searches where page is mapped.
278  */
279 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
280 {
281         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
282         struct anon_vma *root = NULL;
283
284         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
285                 struct anon_vma *anon_vma;
286
287                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
288                 if (unlikely(!avc)) {
289                         unlock_anon_vma_root(root);
290                         root = NULL;
291                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
292                         if (!avc)
293                                 goto enomem_failure;
294                 }
295                 anon_vma = pavc->anon_vma;
296                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
297                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
298
299                 /*
300                  * Reuse existing anon_vma if it has no vma and only one
301                  * anon_vma child.
302                  *
303                  * Root anon_vma is never reused:
304                  * it has self-parent reference and at least one child.
305                  */
306                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
307                     anon_vma->num_children < 2 &&
308                     anon_vma->num_active_vmas == 0)
309                         dst->anon_vma = anon_vma;
310         }
311         if (dst->anon_vma)
312                 dst->anon_vma->num_active_vmas++;
313         unlock_anon_vma_root(root);
314         return 0;
315
316  enomem_failure:
317         /*
318          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its num_active_vmas can
319          * be incorrectly decremented in unlink_anon_vmas().
320          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
321          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
322          */
323         dst->anon_vma = NULL;
324         unlink_anon_vmas(dst);
325         return -ENOMEM;
326 }
327
328 /*
329  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
330  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
331  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
332  */
333 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
334 {
335         struct anon_vma_chain *avc;
336         struct anon_vma *anon_vma;
337         int error;
338
339         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
340         if (!pvma->anon_vma)
341                 return 0;
342
343         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
344         vma->anon_vma = NULL;
345
346         /*
347          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
348          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
349          */
350         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
351         if (error)
352                 return error;
353
354         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
355         if (vma->anon_vma)
356                 return 0;
357
358         /* Then add our own anon_vma. */
359         anon_vma = anon_vma_alloc();
360         if (!anon_vma)
361                 goto out_error;
362         anon_vma->num_active_vmas++;
363         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
364         if (!avc)
365                 goto out_error_free_anon_vma;
366
367         /*
368          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
369          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
370          */
371         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
372         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
373         /*
374          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
375          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
376          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
377          */
378         get_anon_vma(anon_vma->root);
379         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
380         vma->anon_vma = anon_vma;
381         anon_vma_lock_write(anon_vma);
382         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
383         anon_vma->parent->num_children++;
384         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
385
386         return 0;
387
388  out_error_free_anon_vma:
389         put_anon_vma(anon_vma);
390  out_error:
391         unlink_anon_vmas(vma);
392         return -ENOMEM;
393 }
394
395 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
396 {
397         struct anon_vma_chain *avc, *next;
398         struct anon_vma *root = NULL;
399
400         /*
401          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
402          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
403          */
404         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
405                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
406
407                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
408                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
409
410                 /*
411                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
412                  * to free them outside the lock.
413                  */
414                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
415                         anon_vma->parent->num_children--;
416                         continue;
417                 }
418
419                 list_del(&avc->same_vma);
420                 anon_vma_chain_free(avc);
421         }
422         if (vma->anon_vma) {
423                 vma->anon_vma->num_active_vmas--;
424
425                 /*
426                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
427                  * when handle fault.
428                  */
429                 vma->anon_vma = NULL;
430         }
431         unlock_anon_vma_root(root);
432
433         /*
434          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
435          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
436          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
437          */
438         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
439                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
440
441                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_children);
442                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_active_vmas);
443                 put_anon_vma(anon_vma);
444
445                 list_del(&avc->same_vma);
446                 anon_vma_chain_free(avc);
447         }
448 }
449
450 static void anon_vma_ctor(void *data)
451 {
452         struct anon_vma *anon_vma = data;
453
454         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
455         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
456         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
457 }
458
459 void __init anon_vma_init(void)
460 {
461         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
462                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
463                         anon_vma_ctor);
464         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
465                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
466 }
467
468 /*
469  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
470  *
471  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
472  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
473  * that might have been relevant to this page.
474  *
475  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
476  * returned may already be freed (and even reused).
477  *
478  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
479  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
480  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
481  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
482  *
483  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
484  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
485  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
486  *
487  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
488  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
489  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
490  * those.
491  */
492 struct anon_vma *folio_get_anon_vma(struct folio *folio)
493 {
494         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
495         unsigned long anon_mapping;
496
497         rcu_read_lock();
498         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
499         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
500                 goto out;
501         if (!folio_mapped(folio))
502                 goto out;
503
504         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
505         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
506                 anon_vma = NULL;
507                 goto out;
508         }
509
510         /*
511          * If this folio is still mapped, then its anon_vma cannot have been
512          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
513          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
514          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
515          * above cannot corrupt).
516          */
517         if (!folio_mapped(folio)) {
518                 rcu_read_unlock();
519                 put_anon_vma(anon_vma);
520                 return NULL;
521         }
522 out:
523         rcu_read_unlock();
524
525         return anon_vma;
526 }
527
528 /*
529  * Similar to folio_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
530  *
531  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
532  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
533  * reference like with folio_get_anon_vma() and then block on the mutex
534  * on !rwc->try_lock case.
535  */
536 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio,
537                                           struct rmap_walk_control *rwc)
538 {
539         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
540         struct anon_vma *root_anon_vma;
541         unsigned long anon_mapping;
542
543         rcu_read_lock();
544         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
545         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
546                 goto out;
547         if (!folio_mapped(folio))
548                 goto out;
549
550         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
551         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
552         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
553                 /*
554                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
555                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
556                  * not go away, see anon_vma_free().
557                  */
558                 if (!folio_mapped(folio)) {
559                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
560                         anon_vma = NULL;
561                 }
562                 goto out;
563         }
564
565         if (rwc && rwc->try_lock) {
566                 anon_vma = NULL;
567                 rwc->contended = true;
568                 goto out;
569         }
570
571         /* trylock failed, we got to sleep */
572         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
573                 anon_vma = NULL;
574                 goto out;
575         }
576
577         if (!folio_mapped(folio)) {
578                 rcu_read_unlock();
579                 put_anon_vma(anon_vma);
580                 return NULL;
581         }
582
583         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
584         rcu_read_unlock();
585         anon_vma_lock_read(anon_vma);
586
587         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
588                 /*
589                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
590                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
591                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
592                  */
593                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
594                 __put_anon_vma(anon_vma);
595                 anon_vma = NULL;
596         }
597
598         return anon_vma;
599
600 out:
601         rcu_read_unlock();
602         return anon_vma;
603 }
604
605 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
606 /*
607  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
608  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
609  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
610  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
611  */
612 void try_to_unmap_flush(void)
613 {
614         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
615
616         if (!tlb_ubc->flush_required)
617                 return;
618
619         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
620         tlb_ubc->flush_required = false;
621         tlb_ubc->writable = false;
622 }
623
624 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
625 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
626 {
627         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
628
629         if (tlb_ubc->writable)
630                 try_to_unmap_flush();
631 }
632
633 /*
634  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
635  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
636  */
637 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
638 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
639         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
640 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
641         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
642
643 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
644 {
645         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
646         int batch, nbatch;
647
648         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
649         tlb_ubc->flush_required = true;
650
651         /*
652          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
653          * before the PTE is cleared.
654          */
655         barrier();
656         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
657 retry:
658         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
659                 /*
660                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
661                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
662                  * `pending' becomes large.
663                  */
664                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
665                 if (nbatch != batch) {
666                         batch = nbatch;
667                         goto retry;
668                 }
669         } else {
670                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
671         }
672
673         /*
674          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
675          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
676          * before the page is queued for IO.
677          */
678         if (writable)
679                 tlb_ubc->writable = true;
680 }
681
682 /*
683  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
684  * unmap operations to reduce IPIs.
685  */
686 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
687 {
688         bool should_defer = false;
689
690         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
691                 return false;
692
693         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
694         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
695                 should_defer = true;
696         put_cpu();
697
698         return should_defer;
699 }
700
701 /*
702  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
703  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
704  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
705  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
706  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
707  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
708  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
709  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
710  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
711  *
712  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
713  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
714  * via the PTL.
715  */
716 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
717 {
718         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
719         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
720         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
721
722         if (pending != flushed) {
723                 flush_tlb_mm(mm);
724                 /*
725                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
726                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
727                  */
728                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
729                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
730         }
731 }
732 #else
733 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
734 {
735 }
736
737 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
738 {
739         return false;
740 }
741 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
742
743 /*
744  * At what user virtual address is page expected in vma?
745  * Caller should check the page is actually part of the vma.
746  */
747 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
748 {
749         struct folio *folio = page_folio(page);
750         if (folio_test_anon(folio)) {
751                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
752                 /*
753                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
754                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
755                  */
756                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
757                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
758                         return -EFAULT;
759         } else if (!vma->vm_file) {
760                 return -EFAULT;
761         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
762                 return -EFAULT;
763         }
764
765         return vma_address(page, vma);
766 }
767
768 /*
769  * Returns the actual pmd_t* where we expect 'address' to be mapped from, or
770  * NULL if it doesn't exist.  No guarantees / checks on what the pmd_t*
771  * represents.
772  */
773 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
774 {
775         pgd_t *pgd;
776         p4d_t *p4d;
777         pud_t *pud;
778         pmd_t *pmd = NULL;
779
780         pgd = pgd_offset(mm, address);
781         if (!pgd_present(*pgd))
782                 goto out;
783
784         p4d = p4d_offset(pgd, address);
785         if (!p4d_present(*p4d))
786                 goto out;
787
788         pud = pud_offset(p4d, address);
789         if (!pud_present(*pud))
790                 goto out;
791
792         pmd = pmd_offset(pud, address);
793 out:
794         return pmd;
795 }
796
797 struct folio_referenced_arg {
798         int mapcount;
799         int referenced;
800         unsigned long vm_flags;
801         struct mem_cgroup *memcg;
802 };
803 /*
804  * arg: folio_referenced_arg will be passed
805  */
806 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
807                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
808 {
809         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
810         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
811         int referenced = 0;
812
813         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
814                 address = pvmw.address;
815
816                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
817                     (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte)) {
818                         /* Restore the mlock which got missed */
819                         mlock_vma_folio(folio, vma, !pvmw.pte);
820                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
821                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
822                         return false; /* To break the loop */
823                 }
824
825                 if (pvmw.pte) {
826                         if (lru_gen_enabled() && pte_young(*pvmw.pte) &&
827                             !(vma->vm_flags & (VM_SEQ_READ | VM_RAND_READ))) {
828                                 lru_gen_look_around(&pvmw);
829                                 referenced++;
830                         }
831
832                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
833                                                 pvmw.pte)) {
834                                 /*
835                                  * Don't treat a reference through
836                                  * a sequentially read mapping as such.
837                                  * If the folio has been used in another mapping,
838                                  * we will catch it; if this other mapping is
839                                  * already gone, the unmap path will have set
840                                  * the referenced flag or activated the folio.
841                                  */
842                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
843                                         referenced++;
844                         }
845                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
846                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
847                                                 pvmw.pmd))
848                                 referenced++;
849                 } else {
850                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
851                         WARN_ON_ONCE(1);
852                 }
853
854                 pra->mapcount--;
855         }
856
857         if (referenced)
858                 folio_clear_idle(folio);
859         if (folio_test_clear_young(folio))
860                 referenced++;
861
862         if (referenced) {
863                 pra->referenced++;
864                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
865         }
866
867         if (!pra->mapcount)
868                 return false; /* To break the loop */
869
870         return true;
871 }
872
873 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
874 {
875         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
876         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
877
878         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
879                 return true;
880
881         return false;
882 }
883
884 /**
885  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
886  * @folio: The folio to test.
887  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
888  * @memcg: target memory cgroup
889  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
890  *
891  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
892  *
893  * Return: The number of mappings which referenced the folio. Return -1 if
894  * the function bailed out due to rmap lock contention.
895  */
896 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
897                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
898 {
899         int we_locked = 0;
900         struct folio_referenced_arg pra = {
901                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
902                 .memcg = memcg,
903         };
904         struct rmap_walk_control rwc = {
905                 .rmap_one = folio_referenced_one,
906                 .arg = (void *)&pra,
907                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
908                 .try_lock = true,
909         };
910
911         *vm_flags = 0;
912         if (!pra.mapcount)
913                 return 0;
914
915         if (!folio_raw_mapping(folio))
916                 return 0;
917
918         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
919                 we_locked = folio_trylock(folio);
920                 if (!we_locked)
921                         return 1;
922         }
923
924         /*
925          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
926          * counting on behalf of references from different
927          * cgroups
928          */
929         if (memcg) {
930                 rwc.invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma;
931         }
932
933         rmap_walk(folio, &rwc);
934         *vm_flags = pra.vm_flags;
935
936         if (we_locked)
937                 folio_unlock(folio);
938
939         return rwc.contended ? -1 : pra.referenced;
940 }
941
942 static int page_vma_mkclean_one(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
943 {
944         int cleaned = 0;
945         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
946         struct mmu_notifier_range range;
947         unsigned long address = pvmw->address;
948
949         /*
950          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
951          * the folio can not be freed from this function.
952          */
953         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
954                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
955                                 vma_address_end(pvmw));
956         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
957
958         while (page_vma_mapped_walk(pvmw)) {
959                 int ret = 0;
960
961                 address = pvmw->address;
962                 if (pvmw->pte) {
963                         pte_t entry;
964                         pte_t *pte = pvmw->pte;
965
966                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
967                                 continue;
968
969                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
970                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
971                         entry = pte_wrprotect(entry);
972                         entry = pte_mkclean(entry);
973                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
974                         ret = 1;
975                 } else {
976 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
977                         pmd_t *pmd = pvmw->pmd;
978                         pmd_t entry;
979
980                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
981                                 continue;
982
983                         flush_cache_range(vma, address,
984                                           address + HPAGE_PMD_SIZE);
985                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
986                         entry = pmd_wrprotect(entry);
987                         entry = pmd_mkclean(entry);
988                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
989                         ret = 1;
990 #else
991                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
992                         WARN_ON_ONCE(1);
993 #endif
994                 }
995
996                 /*
997                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
998                  * downgrading page table protection not changing it to point
999                  * to a new page.
1000                  *
1001                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1002                  */
1003                 if (ret)
1004                         cleaned++;
1005         }
1006
1007         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1008
1009         return cleaned;
1010 }
1011
1012 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1013                              unsigned long address, void *arg)
1014 {
1015         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
1016         int *cleaned = arg;
1017
1018         *cleaned += page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1019
1020         return true;
1021 }
1022
1023 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1024 {
1025         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1026                 return false;
1027
1028         return true;
1029 }
1030
1031 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1032 {
1033         int cleaned = 0;
1034         struct address_space *mapping;
1035         struct rmap_walk_control rwc = {
1036                 .arg = (void *)&cleaned,
1037                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1038                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1039         };
1040
1041         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1042
1043         if (!folio_mapped(folio))
1044                 return 0;
1045
1046         mapping = folio_mapping(folio);
1047         if (!mapping)
1048                 return 0;
1049
1050         rmap_walk(folio, &rwc);
1051
1052         return cleaned;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1055
1056 /**
1057  * pfn_mkclean_range - Cleans the PTEs (including PMDs) mapped with range of
1058  *                     [@pfn, @pfn + @nr_pages) at the specific offset (@pgoff)
1059  *                     within the @vma of shared mappings. And since clean PTEs
1060  *                     should also be readonly, write protects them too.
1061  * @pfn: start pfn.
1062  * @nr_pages: number of physically contiguous pages srarting with @pfn.
1063  * @pgoff: page offset that the @pfn mapped with.
1064  * @vma: vma that @pfn mapped within.
1065  *
1066  * Returns the number of cleaned PTEs (including PMDs).
1067  */
1068 int pfn_mkclean_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, pgoff_t pgoff,
1069                       struct vm_area_struct *vma)
1070 {
1071         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1072                 .pfn            = pfn,
1073                 .nr_pages       = nr_pages,
1074                 .pgoff          = pgoff,
1075                 .vma            = vma,
1076                 .flags          = PVMW_SYNC,
1077         };
1078
1079         if (invalid_mkclean_vma(vma, NULL))
1080                 return 0;
1081
1082         pvmw.address = vma_pgoff_address(pgoff, nr_pages, vma);
1083         VM_BUG_ON_VMA(pvmw.address == -EFAULT, vma);
1084
1085         return page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1086 }
1087
1088 struct compound_mapcounts {
1089         unsigned int compound_mapcount;
1090         unsigned int subpages_mapcount;
1091 };
1092
1093 /*
1094  * lock_compound_mapcounts() first locks, then copies subpages_mapcount and
1095  * compound_mapcount from head[1].compound_mapcount and subpages_mapcount,
1096  * converting from struct page's internal representation to logical count
1097  * (that is, adding 1 to compound_mapcount to hide its offset by -1).
1098  */
1099 static void lock_compound_mapcounts(struct page *head,
1100                 struct compound_mapcounts *local)
1101 {
1102         bit_spin_lock(PG_locked, &head[1].flags);
1103         local->compound_mapcount = atomic_read(compound_mapcount_ptr(head)) + 1;
1104         local->subpages_mapcount = atomic_read(subpages_mapcount_ptr(head));
1105 }
1106
1107 /*
1108  * After caller has updated subpage._mapcount, local subpages_mapcount and
1109  * local compound_mapcount, as necessary, unlock_compound_mapcounts() converts
1110  * and copies them back to the compound head[1] fields, and then unlocks.
1111  */
1112 static void unlock_compound_mapcounts(struct page *head,
1113                 struct compound_mapcounts *local)
1114 {
1115         atomic_set(compound_mapcount_ptr(head), local->compound_mapcount - 1);
1116         atomic_set(subpages_mapcount_ptr(head), local->subpages_mapcount);
1117         bit_spin_unlock(PG_locked, &head[1].flags);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * When acting on a compound page under lock_compound_mapcounts(), avoid the
1122  * unnecessary overhead of an actual atomic operation on its subpage mapcount.
1123  * Return true if this is the first increment or the last decrement
1124  * (remembering that page->_mapcount -1 represents logical mapcount 0).
1125  */
1126 static bool subpage_mapcount_inc(struct page *page)
1127 {
1128         int orig_mapcount = atomic_read(&page->_mapcount);
1129
1130         atomic_set(&page->_mapcount, orig_mapcount + 1);
1131         return orig_mapcount < 0;
1132 }
1133
1134 static bool subpage_mapcount_dec(struct page *page)
1135 {
1136         int orig_mapcount = atomic_read(&page->_mapcount);
1137
1138         atomic_set(&page->_mapcount, orig_mapcount - 1);
1139         return orig_mapcount == 0;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * When mapping a THP's first pmd, or unmapping its last pmd, if that THP
1144  * also has pte mappings, then those must be discounted: in order to maintain
1145  * NR_ANON_MAPPED and NR_FILE_MAPPED statistics exactly, without any drift,
1146  * and to decide when an anon THP should be put on the deferred split queue.
1147  * This function must be called between lock_ and unlock_compound_mapcounts().
1148  */
1149 static int nr_subpages_unmapped(struct page *head, int nr_subpages)
1150 {
1151         int nr = nr_subpages;
1152         int i;
1153
1154         /* Discount those subpages mapped by pte */
1155         for (i = 0; i < nr_subpages; i++)
1156                 if (atomic_read(&head[i]._mapcount) >= 0)
1157                         nr--;
1158         return nr;
1159 }
1160
1161 /*
1162  * page_dup_compound_rmap(), used when copying mm, or when splitting pmd,
1163  * provides a simple example of using lock_ and unlock_compound_mapcounts().
1164  */
1165 void page_dup_compound_rmap(struct page *page, bool compound)
1166 {
1167         struct compound_mapcounts mapcounts;
1168         struct page *head;
1169
1170         /*
1171          * Hugetlb pages could use lock_compound_mapcounts(), like THPs do;
1172          * but at present they are still being managed by atomic operations:
1173          * which are likely to be somewhat faster, so don't rush to convert
1174          * them over without evaluating the effect.
1175          *
1176          * Note that hugetlb does not call page_add_file_rmap():
1177          * here is where hugetlb shared page mapcount is raised.
1178          */
1179         if (PageHuge(page)) {
1180                 atomic_inc(compound_mapcount_ptr(page));
1181                 return;
1182         }
1183
1184         head = compound_head(page);
1185         lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1186         if (compound) {
1187                 mapcounts.compound_mapcount++;
1188         } else {
1189                 mapcounts.subpages_mapcount++;
1190                 subpage_mapcount_inc(page);
1191         }
1192         unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1193 }
1194
1195 /**
1196  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1197  * @page:       the page to move to our anon_vma
1198  * @vma:        the vma the page belongs to
1199  *
1200  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1201  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1202  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1203  * processes.
1204  */
1205 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1206 {
1207         void *anon_vma = vma->anon_vma;
1208         struct folio *folio = page_folio(page);
1209
1210         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1211         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1212
1213         anon_vma += PAGE_MAPPING_ANON;
1214         /*
1215          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1216          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1217          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1218          */
1219         WRITE_ONCE(folio->mapping, anon_vma);
1220         SetPageAnonExclusive(page);
1221 }
1222
1223 /**
1224  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1225  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1226  * @vma:        VM area to add page to.
1227  * @address:    User virtual address of the mapping     
1228  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1229  */
1230 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1231         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1232 {
1233         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1234
1235         BUG_ON(!anon_vma);
1236
1237         if (PageAnon(page))
1238                 goto out;
1239
1240         /*
1241          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1242          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1243          * page mapping!
1244          */
1245         if (!exclusive)
1246                 anon_vma = anon_vma->root;
1247
1248         /*
1249          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1250          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1251          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1252          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1253          */
1254         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1255         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1256         page->index = linear_page_index(vma, address);
1257 out:
1258         if (exclusive)
1259                 SetPageAnonExclusive(page);
1260 }
1261
1262 /**
1263  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1264  * @page:       the page to add the mapping to
1265  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1266  * @address:    the user virtual address mapped
1267  */
1268 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1269         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1270 {
1271         struct folio *folio = page_folio(page);
1272         /*
1273          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1274          * be set up correctly at this point.
1275          *
1276          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1277          * always holds the page locked.
1278          *
1279          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1280          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1281          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1282          */
1283         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1284                         folio);
1285         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1286                        page);
1287 }
1288
1289 /**
1290  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1291  * @page:       the page to add the mapping to
1292  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1293  * @address:    the user virtual address mapped
1294  * @flags:      the rmap flags
1295  *
1296  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1297  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1298  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1299  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1300  */
1301 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1302         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, rmap_t flags)
1303 {
1304         struct compound_mapcounts mapcounts;
1305         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1306         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1307         bool first;
1308
1309         if (unlikely(PageKsm(page)))
1310                 lock_page_memcg(page);
1311         else
1312                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1313
1314         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1315                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1316                 first = !mapcounts.compound_mapcount;
1317                 mapcounts.compound_mapcount++;
1318                 if (first) {
1319                         nr = nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1320                         if (mapcounts.subpages_mapcount)
1321                                 nr = nr_subpages_unmapped(page, nr_pmdmapped);
1322                 }
1323                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1324
1325         } else if (PageCompound(page)) {
1326                 struct page *head = compound_head(page);
1327
1328                 lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1329                 mapcounts.subpages_mapcount++;
1330                 first = subpage_mapcount_inc(page);
1331                 nr = first && !mapcounts.compound_mapcount;
1332                 unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1333
1334         } else {
1335                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1336                 nr = first;
1337         }
1338
1339         VM_BUG_ON_PAGE(!first && (flags & RMAP_EXCLUSIVE), page);
1340         VM_BUG_ON_PAGE(!first && PageAnonExclusive(page), page);
1341
1342         if (nr_pmdmapped)
1343                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr_pmdmapped);
1344         if (nr)
1345                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1346
1347         if (unlikely(PageKsm(page)))
1348                 unlock_page_memcg(page);
1349
1350         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1351         else if (first)
1352                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1353                                      !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
1354         else
1355                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1356
1357         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1358 }
1359
1360 /**
1361  * page_add_new_anon_rmap - add mapping to a new anonymous page
1362  * @page:       the page to add the mapping to
1363  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1364  * @address:    the user virtual address mapped
1365  *
1366  * If it's a compound page, it is accounted as a compound page. As the page
1367  * is new, it's assume to get mapped exclusively by a single process.
1368  *
1369  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1370  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1371  * Page does not have to be locked.
1372  */
1373 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1374         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1375 {
1376         const bool compound = PageCompound(page);
1377         int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1378
1379         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1380         __SetPageSwapBacked(page);
1381         if (compound) {
1382                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1383                 /* increment count (starts at -1) */
1384                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1385                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1386         } else {
1387                 /* increment count (starts at -1) */
1388                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1389         }
1390         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1391         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1392 }
1393
1394 /**
1395  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1396  * @page:       the page to add the mapping to
1397  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1398  * @compound:   charge the page as compound or small page
1399  *
1400  * The caller needs to hold the pte lock.
1401  */
1402 void page_add_file_rmap(struct page *page,
1403         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1404 {
1405         struct compound_mapcounts mapcounts;
1406         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1407         bool first;
1408
1409         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1410         lock_page_memcg(page);
1411
1412         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1413                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1414                 first = !mapcounts.compound_mapcount;
1415                 mapcounts.compound_mapcount++;
1416                 if (first) {
1417                         nr = nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1418                         if (mapcounts.subpages_mapcount)
1419                                 nr = nr_subpages_unmapped(page, nr_pmdmapped);
1420                 }
1421                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1422
1423         } else if (PageCompound(page)) {
1424                 struct page *head = compound_head(page);
1425
1426                 lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1427                 mapcounts.subpages_mapcount++;
1428                 first = subpage_mapcount_inc(page);
1429                 nr = first && !mapcounts.compound_mapcount;
1430                 unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1431
1432         } else {
1433                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1434                 nr = first;
1435         }
1436
1437         if (nr_pmdmapped)
1438                 __mod_lruvec_page_state(page, PageSwapBacked(page) ?
1439                         NR_SHMEM_PMDMAPPED : NR_FILE_PMDMAPPED, nr_pmdmapped);
1440         if (nr)
1441                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1442         unlock_page_memcg(page);
1443
1444         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1445 }
1446
1447 /**
1448  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1449  * @page:       page to remove mapping from
1450  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1451  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1452  *
1453  * The caller needs to hold the pte lock.
1454  */
1455 void page_remove_rmap(struct page *page,
1456         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1457 {
1458         struct compound_mapcounts mapcounts;
1459         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1460         bool last;
1461
1462         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1463
1464         /* Hugetlb pages are not counted in NR_*MAPPED */
1465         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1466                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1467                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1468                 return;
1469         }
1470
1471         lock_page_memcg(page);
1472
1473         /* page still mapped by someone else? */
1474         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1475                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1476                 mapcounts.compound_mapcount--;
1477                 last = !mapcounts.compound_mapcount;
1478                 if (last) {
1479                         nr = nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1480                         if (mapcounts.subpages_mapcount)
1481                                 nr = nr_subpages_unmapped(page, nr_pmdmapped);
1482                 }
1483                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1484
1485         } else if (PageCompound(page)) {
1486                 struct page *head = compound_head(page);
1487
1488                 lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1489                 mapcounts.subpages_mapcount--;
1490                 last = subpage_mapcount_dec(page);
1491                 nr = last && !mapcounts.compound_mapcount;
1492                 unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1493
1494         } else {
1495                 last = atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount);
1496                 nr = last;
1497         }
1498
1499         if (nr_pmdmapped) {
1500                 __mod_lruvec_page_state(page, PageAnon(page) ? NR_ANON_THPS :
1501                                 (PageSwapBacked(page) ? NR_SHMEM_PMDMAPPED :
1502                                 NR_FILE_PMDMAPPED), -nr_pmdmapped);
1503         }
1504         if (nr) {
1505                 __mod_lruvec_page_state(page, PageAnon(page) ? NR_ANON_MAPPED :
1506                                 NR_FILE_MAPPED, -nr);
1507                 /*
1508                  * Queue anon THP for deferred split if at least one small
1509                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1510                  * small page is still mapped.
1511                  */
1512                 if (PageTransCompound(page) && PageAnon(page))
1513                         if (!compound || nr < nr_pmdmapped)
1514                                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1515         }
1516
1517         /*
1518          * It would be tidy to reset PageAnon mapping when fully unmapped,
1519          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1520          * which increments mapcount after us but sets mapping
1521          * before us: so leave the reset to free_pages_prepare,
1522          * and remember that it's only reliable while mapped.
1523          */
1524
1525         unlock_page_memcg(page);
1526
1527         munlock_vma_page(page, vma, compound);
1528 }
1529
1530 /*
1531  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1532  */
1533 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1534                      unsigned long address, void *arg)
1535 {
1536         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1537         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1538         pte_t pteval;
1539         struct page *subpage;
1540         bool anon_exclusive, ret = true;
1541         struct mmu_notifier_range range;
1542         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1543
1544         /*
1545          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1546          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1547          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1548          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1549          */
1550         if (flags & TTU_SYNC)
1551                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1552
1553         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1554                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1555
1556         /*
1557          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1558          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1559          * invalidation in the case of pmd sharing.
1560          *
1561          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1562          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1563          */
1564         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1565         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1566                                 address, range.end);
1567         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1568                 /*
1569                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1570                  * accordingly.
1571                  */
1572                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1573                                                      &range.end);
1574         }
1575         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1576
1577         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1578                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1579                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1580
1581                 /*
1582                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1583                  */
1584                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1585                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1586                         /* Restore the mlock which got missed */
1587                         mlock_vma_folio(folio, vma, false);
1588                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1589                         ret = false;
1590                         break;
1591                 }
1592
1593                 subpage = folio_page(folio,
1594                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1595                 address = pvmw.address;
1596                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1597                                  PageAnonExclusive(subpage);
1598
1599                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1600                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1601
1602                         /*
1603                          * The try_to_unmap() is only passed a hugetlb page
1604                          * in the case where the hugetlb page is poisoned.
1605                          */
1606                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHWPoison(subpage), subpage);
1607                         /*
1608                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1609                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1610                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1611                          * start/end were already adjusted above to cover this
1612                          * range.
1613                          */
1614                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1615
1616                         /*
1617                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1618                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1619                          * do this outside rmap routines.
1620                          *
1621                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1622                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1623                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and fail
1624                          * if unsuccessful.
1625                          */
1626                         if (!anon) {
1627                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1628                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1629                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1630                                         ret = false;
1631                                         break;
1632                                 }
1633                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
1634                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1635                                         flush_tlb_range(vma,
1636                                                 range.start, range.end);
1637                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1638                                                 range.start, range.end);
1639                                         /*
1640                                          * The ref count of the PMD page was
1641                                          * dropped which is part of the way map
1642                                          * counting is done for shared PMDs.
1643                                          * Return 'true' here.  When there is
1644                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
1645                                          * returns false and we will unmap the
1646                                          * actual page and drop map count
1647                                          * to zero.
1648                                          */
1649                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1650                                         break;
1651                                 }
1652                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1653                         }
1654                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1655                 } else {
1656                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1657                         /* Nuke the page table entry. */
1658                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1659                                 /*
1660                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
1661                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
1662                                  * If the entry was previously clean then the
1663                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
1664                                  * transition on a cached TLB entry is written through
1665                                  * and traps if the PTE is unmapped.
1666                                  */
1667                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1668
1669                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1670                         } else {
1671                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1672                         }
1673                 }
1674
1675                 /*
1676                  * Now the pte is cleared. If this pte was uffd-wp armed,
1677                  * we may want to replace a none pte with a marker pte if
1678                  * it's file-backed, so we don't lose the tracking info.
1679                  */
1680                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, address, pvmw.pte, pteval);
1681
1682                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1683                 if (pte_dirty(pteval))
1684                         folio_mark_dirty(folio);
1685
1686                 /* Update high watermark before we lower rss */
1687                 update_hiwater_rss(mm);
1688
1689                 if (PageHWPoison(subpage) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1690                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1691                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1692                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1693                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1694                         } else {
1695                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1696                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1697                         }
1698
1699                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1700                         /*
1701                          * The guest indicated that the page content is of no
1702                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1703                          * will take care of the rest.
1704                          * A future reference will then fault in a new zero
1705                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1706                          * this page though, as its main user (postcopy
1707                          * migration) will not expect userfaults on already
1708                          * copied pages.
1709                          */
1710                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1711                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1712                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1713                                                       address + PAGE_SIZE);
1714                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1715                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1716                         pte_t swp_pte;
1717                         /*
1718                          * Store the swap location in the pte.
1719                          * See handle_pte_fault() ...
1720                          */
1721                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1722                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1723                                 WARN_ON_ONCE(1);
1724                                 ret = false;
1725                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1726                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1727                                                         address + PAGE_SIZE);
1728                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1729                                 break;
1730                         }
1731
1732                         /* MADV_FREE page check */
1733                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1734                                 int ref_count, map_count;
1735
1736                                 /*
1737                                  * Synchronize with gup_pte_range():
1738                                  * - clear PTE; barrier; read refcount
1739                                  * - inc refcount; barrier; read PTE
1740                                  */
1741                                 smp_mb();
1742
1743                                 ref_count = folio_ref_count(folio);
1744                                 map_count = folio_mapcount(folio);
1745
1746                                 /*
1747                                  * Order reads for page refcount and dirty flag
1748                                  * (see comments in __remove_mapping()).
1749                                  */
1750                                 smp_rmb();
1751
1752                                 /*
1753                                  * The only page refs must be one from isolation
1754                                  * plus the rmap(s) (dropped by discard:).
1755                                  */
1756                                 if (ref_count == 1 + map_count &&
1757                                     !folio_test_dirty(folio)) {
1758                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1759                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1760                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1761                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1762                                         goto discard;
1763                                 }
1764
1765                                 /*
1766                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1767                                  * discarded. Remap the page to page table.
1768                                  */
1769                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1770                                 folio_set_swapbacked(folio);
1771                                 ret = false;
1772                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1773                                 break;
1774                         }
1775
1776                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1777                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1778                                 ret = false;
1779                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1780                                 break;
1781                         }
1782                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1783                                 swap_free(entry);
1784                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1785                                 ret = false;
1786                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1787                                 break;
1788                         }
1789
1790                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
1791                         if (anon_exclusive &&
1792                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
1793                                 swap_free(entry);
1794                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1795                                 ret = false;
1796                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1797                                 break;
1798                         }
1799                         /*
1800                          * Note: We *don't* remember if the page was mapped
1801                          * exclusively in the swap pte if the architecture
1802                          * doesn't support __HAVE_ARCH_PTE_SWP_EXCLUSIVE. In
1803                          * that case, swapin code has to re-determine that
1804                          * manually and might detect the page as possibly
1805                          * shared, for example, if there are other references on
1806                          * the page or if the page is under writeback. We made
1807                          * sure that there are no GUP pins on the page that
1808                          * would rely on it, so for GUP pins this is fine.
1809                          */
1810                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1811                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1812                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1813                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1814                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1815                         }
1816                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1817                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1818                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1819                         if (anon_exclusive)
1820                                 swp_pte = pte_swp_mkexclusive(swp_pte);
1821                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1822                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1823                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1824                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1825                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1826                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1827                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1828                                                       address + PAGE_SIZE);
1829                 } else {
1830                         /*
1831                          * This is a locked file-backed folio,
1832                          * so it cannot be removed from the page
1833                          * cache and replaced by a new folio before
1834                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1835                          * concurrent thread might update its page table
1836                          * to point at a new folio while a device is
1837                          * still using this folio.
1838                          *
1839                          * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1840                          */
1841                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&folio->page));
1842                 }
1843 discard:
1844                 /*
1845                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1846                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1847                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1848                  *
1849                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1850                  */
1851                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1852                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1853                         mlock_page_drain_local();
1854                 folio_put(folio);
1855         }
1856
1857         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1858
1859         return ret;
1860 }
1861
1862 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1863 {
1864         return vma_is_temporary_stack(vma);
1865 }
1866
1867 static int folio_not_mapped(struct folio *folio)
1868 {
1869         return !folio_mapped(folio);
1870 }
1871
1872 /**
1873  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1874  * @folio: The folio to unmap.
1875  * @flags: action and flags
1876  *
1877  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1878  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1879  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1880  *
1881  * Context: Caller must hold the folio lock.
1882  */
1883 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1884 {
1885         struct rmap_walk_control rwc = {
1886                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1887                 .arg = (void *)flags,
1888                 .done = folio_not_mapped,
1889                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1890         };
1891
1892         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1893                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1894         else
1895                 rmap_walk(folio, &rwc);
1896 }
1897
1898 /*
1899  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1900  *
1901  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1902  * containing migration entries.
1903  */
1904 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1905                      unsigned long address, void *arg)
1906 {
1907         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1908         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1909         pte_t pteval;
1910         struct page *subpage;
1911         bool anon_exclusive, ret = true;
1912         struct mmu_notifier_range range;
1913         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1914
1915         /*
1916          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1917          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1918          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1919          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1920          */
1921         if (flags & TTU_SYNC)
1922                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1923
1924         /*
1925          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1926          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1927          */
1928         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1929                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1930
1931         /*
1932          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1933          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1934          * invalidation in the case of pmd sharing.
1935          *
1936          * Note that the page can not be free in this function as call of
1937          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1938          */
1939         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1940         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1941                                 address, range.end);
1942         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1943                 /*
1944                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1945                  * accordingly.
1946                  */
1947                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1948                                                      &range.end);
1949         }
1950         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1951
1952         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1953 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1954                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1955                 if (!pvmw.pte) {
1956                         subpage = folio_page(folio,
1957                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
1958                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
1959                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1960
1961                         if (set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage)) {
1962                                 ret = false;
1963                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1964                                 break;
1965                         }
1966                         continue;
1967                 }
1968 #endif
1969
1970                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1971                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1972
1973                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
1974                         /*
1975                          * Our PTE is a non-present device exclusive entry and
1976                          * calculating the subpage as for the common case would
1977                          * result in an invalid pointer.
1978                          *
1979                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1980                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1981                          * changed when hugepage migrations to device private
1982                          * memory are supported.
1983                          */
1984                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_nr_pages(folio) > 1, folio);
1985                         subpage = &folio->page;
1986                 } else {
1987                         subpage = folio_page(folio,
1988                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1989                 }
1990                 address = pvmw.address;
1991                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1992                                  PageAnonExclusive(subpage);
1993
1994                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1995                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1996
1997                         /*
1998                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1999                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
2000                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
2001                          * start/end were already adjusted above to cover this
2002                          * range.
2003                          */
2004                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
2005
2006                         /*
2007                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
2008                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
2009                          * do this outside rmap routines.
2010                          *
2011                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
2012                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
2013                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and
2014                          * fail if unsuccessful.
2015                          */
2016                         if (!anon) {
2017                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
2018                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
2019                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2020                                         ret = false;
2021                                         break;
2022                                 }
2023                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
2024                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2025                                         flush_tlb_range(vma,
2026                                                 range.start, range.end);
2027                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
2028                                                 range.start, range.end);
2029
2030                                         /*
2031                                          * The ref count of the PMD page was
2032                                          * dropped which is part of the way map
2033                                          * counting is done for shared PMDs.
2034                                          * Return 'true' here.  When there is
2035                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
2036                                          * returns false and we will unmap the
2037                                          * actual page and drop map count
2038                                          * to zero.
2039                                          */
2040                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2041                                         break;
2042                                 }
2043                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2044                         }
2045                         /* Nuke the hugetlb page table entry */
2046                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2047                 } else {
2048                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2049                         /* Nuke the page table entry. */
2050                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2051                 }
2052
2053                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2054                 if (pte_dirty(pteval))
2055                         folio_mark_dirty(folio);
2056
2057                 /* Update high watermark before we lower rss */
2058                 update_hiwater_rss(mm);
2059
2060                 if (folio_is_device_private(folio)) {
2061                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
2062                         swp_entry_t entry;
2063                         pte_t swp_pte;
2064
2065                         if (anon_exclusive)
2066                                 BUG_ON(page_try_share_anon_rmap(subpage));
2067
2068                         /*
2069                          * Store the pfn of the page in a special migration
2070                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2071                          * pte is removed and then restart fault handling.
2072                          */
2073                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
2074                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2075                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
2076                         else if (anon_exclusive)
2077                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(pfn);
2078                         else
2079                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
2080                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2081
2082                         /*
2083                          * pteval maps a zone device page and is therefore
2084                          * a swap pte.
2085                          */
2086                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
2087                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2088                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
2089                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2090                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
2091                         trace_set_migration_pte(pvmw.address, pte_val(swp_pte),
2092                                                 compound_order(&folio->page));
2093                         /*
2094                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2095                          * against the special swap migration pte.
2096                          */
2097                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
2098                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
2099                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2100                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
2101                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2102                         } else {
2103                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2104                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2105                         }
2106
2107                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
2108                         /*
2109                          * The guest indicated that the page content is of no
2110                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
2111                          * will take care of the rest.
2112                          * A future reference will then fault in a new zero
2113                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
2114                          * this page though, as its main user (postcopy
2115                          * migration) will not expect userfaults on already
2116                          * copied pages.
2117                          */
2118                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2119                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
2120                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
2121                                                       address + PAGE_SIZE);
2122                 } else {
2123                         swp_entry_t entry;
2124                         pte_t swp_pte;
2125
2126                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
2127                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2128                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2129                                 else
2130                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2131                                 ret = false;
2132                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2133                                 break;
2134                         }
2135                         VM_BUG_ON_PAGE(pte_write(pteval) && folio_test_anon(folio) &&
2136                                        !anon_exclusive, subpage);
2137
2138                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
2139                         if (anon_exclusive &&
2140                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
2141                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2142                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2143                                 else
2144                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2145                                 ret = false;
2146                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2147                                 break;
2148                         }
2149
2150                         /*
2151                          * Store the pfn of the page in a special migration
2152                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2153                          * pte is removed and then restart fault handling.
2154                          */
2155                         if (pte_write(pteval))
2156                                 entry = make_writable_migration_entry(
2157                                                         page_to_pfn(subpage));
2158                         else if (anon_exclusive)
2159                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(
2160                                                         page_to_pfn(subpage));
2161                         else
2162                                 entry = make_readable_migration_entry(
2163                                                         page_to_pfn(subpage));
2164                         if (pte_young(pteval))
2165                                 entry = make_migration_entry_young(entry);
2166                         if (pte_dirty(pteval))
2167                                 entry = make_migration_entry_dirty(entry);
2168                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2169                         if (pte_soft_dirty(pteval))
2170                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2171                         if (pte_uffd_wp(pteval))
2172                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2173                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2174                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2175                         else
2176                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2177                         trace_set_migration_pte(address, pte_val(swp_pte),
2178                                                 compound_order(&folio->page));
2179                         /*
2180                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2181                          * against the special swap migration pte.
2182                          */
2183                 }
2184
2185                 /*
2186                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
2187                  * done above for all cases requiring it to happen under page
2188                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
2189                  *
2190                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
2191                  */
2192                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
2193                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
2194                         mlock_page_drain_local();
2195                 folio_put(folio);
2196         }
2197
2198         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2199
2200         return ret;
2201 }
2202
2203 /**
2204  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
2205  * @folio: the folio to replace page table entries for
2206  * @flags: action and flags
2207  *
2208  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
2209  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
2210  */
2211 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
2212 {
2213         struct rmap_walk_control rwc = {
2214                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
2215                 .arg = (void *)flags,
2216                 .done = folio_not_mapped,
2217                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2218         };
2219
2220         /*
2221          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
2222          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
2223          */
2224         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
2225                                         TTU_SYNC)))
2226                 return;
2227
2228         if (folio_is_zone_device(folio) &&
2229             (!folio_is_device_private(folio) && !folio_is_device_coherent(folio)))
2230                 return;
2231
2232         /*
2233          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
2234          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
2235          * page tables leading to a race where migration cannot
2236          * find the migration ptes. Rather than increasing the
2237          * locking requirements of exec(), migration skips
2238          * temporary VMAs until after exec() completes.
2239          */
2240         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
2241                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
2242
2243         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
2244                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
2245         else
2246                 rmap_walk(folio, &rwc);
2247 }
2248
2249 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2250 struct make_exclusive_args {
2251         struct mm_struct *mm;
2252         unsigned long address;
2253         void *owner;
2254         bool valid;
2255 };
2256
2257 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2258                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2259 {
2260         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2261         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2262         struct make_exclusive_args *args = priv;
2263         pte_t pteval;
2264         struct page *subpage;
2265         bool ret = true;
2266         struct mmu_notifier_range range;
2267         swp_entry_t entry;
2268         pte_t swp_pte;
2269
2270         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2271                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2272                                       address + folio_size(folio)),
2273                                       args->owner);
2274         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2275
2276         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2277                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2278                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2279
2280                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2281                         ret = false;
2282                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2283                         break;
2284                 }
2285
2286                 subpage = folio_page(folio,
2287                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
2288                 address = pvmw.address;
2289
2290                 /* Nuke the page table entry. */
2291                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2292                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2293
2294                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2295                 if (pte_dirty(pteval))
2296                         folio_mark_dirty(folio);
2297
2298                 /*
2299                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2300                  * address.
2301                  */
2302                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2303                     pte_write(pteval))
2304                         args->valid = true;
2305
2306                 /*
2307                  * Store the pfn of the page in a special migration
2308                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2309                  * pte is removed and then restart fault handling.
2310                  */
2311                 if (pte_write(pteval))
2312                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2313                                                         page_to_pfn(subpage));
2314                 else
2315                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2316                                                         page_to_pfn(subpage));
2317                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2318                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2319                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2320                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2321                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2322
2323                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2324
2325                 /*
2326                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2327                  * been removed, so shouldn't take another.
2328                  */
2329                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2330         }
2331
2332         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2333
2334         return ret;
2335 }
2336
2337 /**
2338  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2339  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2340  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2341  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2342  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2343  *
2344  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2345  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2346  * grant a device exclusive access to the folio.
2347  *
2348  * Context: Caller must hold the folio lock.
2349  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2350  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2351  */
2352 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2353                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2354 {
2355         struct make_exclusive_args args = {
2356                 .mm = mm,
2357                 .address = address,
2358                 .owner = owner,
2359                 .valid = false,
2360         };
2361         struct rmap_walk_control rwc = {
2362                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2363                 .done = folio_not_mapped,
2364                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2365                 .arg = &args,
2366         };
2367
2368         /*
2369          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2370          * issues.
2371          */
2372         if (!folio_test_anon(folio))
2373                 return false;
2374
2375         rmap_walk(folio, &rwc);
2376
2377         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2378 }
2379
2380 /**
2381  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2382  * @mm: mm_struct of associated target process
2383  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2384  * @end: end address of region
2385  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2386  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2387  *
2388  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2389  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2390  *
2391  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2392  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2393  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2394  * calling MMU notifiers.
2395  *
2396  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2397  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2398  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2399  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2400  */
2401 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2402                                 unsigned long end, struct page **pages,
2403                                 void *owner)
2404 {
2405         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2406         long i;
2407
2408         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2409                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2410                                        pages, NULL, NULL);
2411         if (npages < 0)
2412                 return npages;
2413
2414         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2415                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2416                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2417                         folio_put(folio);
2418                         pages[i] = NULL;
2419                         continue;
2420                 }
2421
2422                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2423                         folio_unlock(folio);
2424                         folio_put(folio);
2425                         pages[i] = NULL;
2426                 }
2427         }
2428
2429         return npages;
2430 }
2431 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2432 #endif
2433
2434 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2435 {
2436         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2437
2438         anon_vma_free(anon_vma);
2439         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2440                 anon_vma_free(root);
2441 }
2442
2443 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2444                                             struct rmap_walk_control *rwc)
2445 {
2446         struct anon_vma *anon_vma;
2447
2448         if (rwc->anon_lock)
2449                 return rwc->anon_lock(folio, rwc);
2450
2451         /*
2452          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2453          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2454          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2455          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2456          */
2457         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2458         if (!anon_vma)
2459                 return NULL;
2460
2461         if (anon_vma_trylock_read(anon_vma))
2462                 goto out;
2463
2464         if (rwc->try_lock) {
2465                 anon_vma = NULL;
2466                 rwc->contended = true;
2467                 goto out;
2468         }
2469
2470         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2471 out:
2472         return anon_vma;
2473 }
2474
2475 /*
2476  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2477  * rmap method
2478  * @page: the page to be handled
2479  * @rwc: control variable according to each walk type
2480  *
2481  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2482  * contained in the anon_vma struct it points to.
2483  */
2484 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2485                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2486 {
2487         struct anon_vma *anon_vma;
2488         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2489         struct anon_vma_chain *avc;
2490
2491         if (locked) {
2492                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2493                 /* anon_vma disappear under us? */
2494                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2495         } else {
2496                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2497         }
2498         if (!anon_vma)
2499                 return;
2500
2501         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2502         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2503         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2504                         pgoff_start, pgoff_end) {
2505                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2506                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2507
2508                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2509                 cond_resched();
2510
2511                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2512                         continue;
2513
2514                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2515                         break;
2516                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2517                         break;
2518         }
2519
2520         if (!locked)
2521                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2522 }
2523
2524 /*
2525  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2526  * @page: the page to be handled
2527  * @rwc: control variable according to each walk type
2528  *
2529  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2530  * contained in the address_space struct it points to.
2531  */
2532 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2533                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2534 {
2535         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2536         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2537         struct vm_area_struct *vma;
2538
2539         /*
2540          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2541          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2542          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2543          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2544          */
2545         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2546
2547         if (!mapping)
2548                 return;
2549
2550         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2551         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2552         if (!locked) {
2553                 if (i_mmap_trylock_read(mapping))
2554                         goto lookup;
2555
2556                 if (rwc->try_lock) {
2557                         rwc->contended = true;
2558                         return;
2559                 }
2560
2561                 i_mmap_lock_read(mapping);
2562         }
2563 lookup:
2564         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2565                         pgoff_start, pgoff_end) {
2566                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2567
2568                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2569                 cond_resched();
2570
2571                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2572                         continue;
2573
2574                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2575                         goto done;
2576                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2577                         goto done;
2578         }
2579
2580 done:
2581         if (!locked)
2582                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2583 }
2584
2585 void rmap_walk(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2586 {
2587         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2588                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2589         else if (folio_test_anon(folio))
2590                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2591         else
2592                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2593 }
2594
2595 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2596 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2597 {
2598         /* no ksm support for now */
2599         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2600         if (folio_test_anon(folio))
2601                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2602         else
2603                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2604 }
2605
2606 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2607 /*
2608  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2609  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2610  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2611  *
2612  * RMAP_COMPOUND is ignored.
2613  */
2614 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2615                             unsigned long address, rmap_t flags)
2616 {
2617         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2618         int first;
2619
2620         BUG_ON(!PageLocked(page));
2621         BUG_ON(!anon_vma);
2622         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2623         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2624         VM_BUG_ON_PAGE(!first && (flags & RMAP_EXCLUSIVE), page);
2625         VM_BUG_ON_PAGE(!first && PageAnonExclusive(page), page);
2626         if (first)
2627                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
2628                                      !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
2629 }
2630
2631 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2632                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2633 {
2634         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2635         /* increment count (starts at -1) */
2636         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2637         ClearHPageRestoreReserve(page);
2638         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2639 }
2640 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */