Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[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_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->rwsem
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
99          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
107                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
108                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
109         }
110
111         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
112 }
113
114 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
115 {
116         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
117 }
118
119 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
120 {
121         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
122 }
123
124 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
125                                 struct anon_vma_chain *avc,
126                                 struct anon_vma *anon_vma)
127 {
128         avc->vma = vma;
129         avc->anon_vma = anon_vma;
130         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
131         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
132 }
133
134 /**
135  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
136  * @vma: the memory region in question
137  *
138  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
139  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
140  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
141  *
142  * The common case will be that we already have one, but if
143  * not we either need to find an adjacent mapping that we
144  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
145  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
146  * allocate a new one.
147  *
148  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
149  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
150  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
151  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
152  * anon_vma isn't actually destroyed).
153  *
154  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
155  * for the new allocation. At the same time, we do not want
156  * to do any locking for the common case of already having
157  * an anon_vma.
158  *
159  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
160  */
161 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
162 {
163         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
164         struct anon_vma_chain *avc;
165
166         might_sleep();
167         if (unlikely(!anon_vma)) {
168                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
169                 struct anon_vma *allocated;
170
171                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
172                 if (!avc)
173                         goto out_enomem;
174
175                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
176                 allocated = NULL;
177                 if (!anon_vma) {
178                         anon_vma = anon_vma_alloc();
179                         if (unlikely(!anon_vma))
180                                 goto out_enomem_free_avc;
181                         allocated = anon_vma;
182                 }
183
184                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
185                 /* page_table_lock to protect against threads */
186                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
187                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
188                         vma->anon_vma = anon_vma;
189                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
190                         allocated = NULL;
191                         avc = NULL;
192                 }
193                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
194                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
195
196                 if (unlikely(allocated))
197                         put_anon_vma(allocated);
198                 if (unlikely(avc))
199                         anon_vma_chain_free(avc);
200         }
201         return 0;
202
203  out_enomem_free_avc:
204         anon_vma_chain_free(avc);
205  out_enomem:
206         return -ENOMEM;
207 }
208
209 /*
210  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
211  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
212  * have the same vma.
213  *
214  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
215  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
216  */
217 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
218 {
219         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
220         if (new_root != root) {
221                 if (WARN_ON_ONCE(root))
222                         up_write(&root->rwsem);
223                 root = new_root;
224                 down_write(&root->rwsem);
225         }
226         return root;
227 }
228
229 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
230 {
231         if (root)
232                 up_write(&root->rwsem);
233 }
234
235 /*
236  * Attach the anon_vmas from src to dst.
237  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
238  */
239 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
240 {
241         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
242         struct anon_vma *root = NULL;
243
244         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
245                 struct anon_vma *anon_vma;
246
247                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
248                 if (unlikely(!avc)) {
249                         unlock_anon_vma_root(root);
250                         root = NULL;
251                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
252                         if (!avc)
253                                 goto enomem_failure;
254                 }
255                 anon_vma = pavc->anon_vma;
256                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
257                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
258         }
259         unlock_anon_vma_root(root);
260         return 0;
261
262  enomem_failure:
263         unlink_anon_vmas(dst);
264         return -ENOMEM;
265 }
266
267 /*
268  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
269  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
270  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
271  */
272 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
273 {
274         struct anon_vma_chain *avc;
275         struct anon_vma *anon_vma;
276
277         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
278         if (!pvma->anon_vma)
279                 return 0;
280
281         /*
282          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
283          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
284          */
285         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
286                 return -ENOMEM;
287
288         /* Then add our own anon_vma. */
289         anon_vma = anon_vma_alloc();
290         if (!anon_vma)
291                 goto out_error;
292         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
293         if (!avc)
294                 goto out_error_free_anon_vma;
295
296         /*
297          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
298          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
299          */
300         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
301         /*
302          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
303          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
304          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
305          */
306         get_anon_vma(anon_vma->root);
307         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
308         vma->anon_vma = anon_vma;
309         anon_vma_lock_write(anon_vma);
310         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
311         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
312
313         return 0;
314
315  out_error_free_anon_vma:
316         put_anon_vma(anon_vma);
317  out_error:
318         unlink_anon_vmas(vma);
319         return -ENOMEM;
320 }
321
322 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
323 {
324         struct anon_vma_chain *avc, *next;
325         struct anon_vma *root = NULL;
326
327         /*
328          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
329          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
330          */
331         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
332                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
333
334                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
335                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
336
337                 /*
338                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
339                  * to free them outside the lock.
340                  */
341                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
342                         continue;
343
344                 list_del(&avc->same_vma);
345                 anon_vma_chain_free(avc);
346         }
347         unlock_anon_vma_root(root);
348
349         /*
350          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
351          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
352          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
353          */
354         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
355                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
356
357                 put_anon_vma(anon_vma);
358
359                 list_del(&avc->same_vma);
360                 anon_vma_chain_free(avc);
361         }
362 }
363
364 static void anon_vma_ctor(void *data)
365 {
366         struct anon_vma *anon_vma = data;
367
368         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
369         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
370         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
371 }
372
373 void __init anon_vma_init(void)
374 {
375         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
376                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
377         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
378 }
379
380 /*
381  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
382  *
383  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
384  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
385  * have been relevant to this page.
386  *
387  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
388  * returned may already be freed (and even reused).
389  *
390  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
391  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
392  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
393  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
394  *
395  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
396  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
397  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
398  *
399  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
400  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
401  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
402  */
403 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
404 {
405         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
406         unsigned long anon_mapping;
407
408         rcu_read_lock();
409         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
410         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
411                 goto out;
412         if (!page_mapped(page))
413                 goto out;
414
415         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
416         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
417                 anon_vma = NULL;
418                 goto out;
419         }
420
421         /*
422          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
423          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
424          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
425          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
426          * above cannot corrupt).
427          */
428         if (!page_mapped(page)) {
429                 put_anon_vma(anon_vma);
430                 anon_vma = NULL;
431         }
432 out:
433         rcu_read_unlock();
434
435         return anon_vma;
436 }
437
438 /*
439  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
440  *
441  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
442  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
443  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
444  */
445 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
446 {
447         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
448         struct anon_vma *root_anon_vma;
449         unsigned long anon_mapping;
450
451         rcu_read_lock();
452         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
453         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
454                 goto out;
455         if (!page_mapped(page))
456                 goto out;
457
458         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
459         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
460         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
461                 /*
462                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
463                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
464                  * not go away, see anon_vma_free().
465                  */
466                 if (!page_mapped(page)) {
467                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
468                         anon_vma = NULL;
469                 }
470                 goto out;
471         }
472
473         /* trylock failed, we got to sleep */
474         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
475                 anon_vma = NULL;
476                 goto out;
477         }
478
479         if (!page_mapped(page)) {
480                 put_anon_vma(anon_vma);
481                 anon_vma = NULL;
482                 goto out;
483         }
484
485         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
486         rcu_read_unlock();
487         anon_vma_lock_read(anon_vma);
488
489         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
490                 /*
491                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
492                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
493                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
494                  */
495                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
496                 __put_anon_vma(anon_vma);
497                 anon_vma = NULL;
498         }
499
500         return anon_vma;
501
502 out:
503         rcu_read_unlock();
504         return anon_vma;
505 }
506
507 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
508 {
509         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
510 }
511
512 /*
513  * At what user virtual address is page expected in @vma?
514  */
515 static inline unsigned long
516 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
517 {
518         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
519
520         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
521                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
522
523         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
524 }
525
526 inline unsigned long
527 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
528 {
529         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
530
531         /* page should be within @vma mapping range */
532         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
533
534         return address;
535 }
536
537 /*
538  * At what user virtual address is page expected in vma?
539  * Caller should check the page is actually part of the vma.
540  */
541 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
542 {
543         unsigned long address;
544         if (PageAnon(page)) {
545                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
546                 /*
547                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
548                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
549                  */
550                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
551                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
552                         return -EFAULT;
553         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
554                 if (!vma->vm_file ||
555                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
556                         return -EFAULT;
557         } else
558                 return -EFAULT;
559         address = __vma_address(page, vma);
560         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
561                 return -EFAULT;
562         return address;
563 }
564
565 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
566 {
567         pgd_t *pgd;
568         pud_t *pud;
569         pmd_t *pmd = NULL;
570
571         pgd = pgd_offset(mm, address);
572         if (!pgd_present(*pgd))
573                 goto out;
574
575         pud = pud_offset(pgd, address);
576         if (!pud_present(*pud))
577                 goto out;
578
579         pmd = pmd_offset(pud, address);
580         if (!pmd_present(*pmd))
581                 pmd = NULL;
582 out:
583         return pmd;
584 }
585
586 /*
587  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
588  *
589  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
590  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
591  * highly shared pages).
592  *
593  * On success returns with pte mapped and locked.
594  */
595 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
596                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
597 {
598         pmd_t *pmd;
599         pte_t *pte;
600         spinlock_t *ptl;
601
602         if (unlikely(PageHuge(page))) {
603                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
604                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
605                 if (!pte)
606                         return NULL;
607
608                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
609                 goto check;
610         }
611
612         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
613         if (!pmd)
614                 return NULL;
615
616         if (pmd_trans_huge(*pmd))
617                 return NULL;
618
619         pte = pte_offset_map(pmd, address);
620         /* Make a quick check before getting the lock */
621         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
622                 pte_unmap(pte);
623                 return NULL;
624         }
625
626         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
627 check:
628         spin_lock(ptl);
629         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
630                 *ptlp = ptl;
631                 return pte;
632         }
633         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
634         return NULL;
635 }
636
637 /**
638  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
639  * @page: the page to test
640  * @vma: the VMA to test
641  *
642  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
643  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
644  * valid for normal file or anonymous VMAs.
645  */
646 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
647 {
648         unsigned long address;
649         pte_t *pte;
650         spinlock_t *ptl;
651
652         address = __vma_address(page, vma);
653         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
654                 return 0;
655         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
656         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
657                 return 0;
658         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
659
660         return 1;
661 }
662
663 struct page_referenced_arg {
664         int mapcount;
665         int referenced;
666         unsigned long vm_flags;
667         struct mem_cgroup *memcg;
668 };
669 /*
670  * arg: page_referenced_arg will be passed
671  */
672 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
673                         unsigned long address, void *arg)
674 {
675         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
676         spinlock_t *ptl;
677         int referenced = 0;
678         struct page_referenced_arg *pra = arg;
679
680         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
681                 pmd_t *pmd;
682
683                 /*
684                  * rmap might return false positives; we must filter
685                  * these out using page_check_address_pmd().
686                  */
687                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
688                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
689                 if (!pmd)
690                         return SWAP_AGAIN;
691
692                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
693                         spin_unlock(ptl);
694                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
695                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
696                 }
697
698                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
699                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
700                         referenced++;
701                 spin_unlock(ptl);
702         } else {
703                 pte_t *pte;
704
705                 /*
706                  * rmap might return false positives; we must filter
707                  * these out using page_check_address().
708                  */
709                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
710                 if (!pte)
711                         return SWAP_AGAIN;
712
713                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
714                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
715                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
716                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
717                 }
718
719                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
720                         /*
721                          * Don't treat a reference through a sequentially read
722                          * mapping as such.  If the page has been used in
723                          * another mapping, we will catch it; if this other
724                          * mapping is already gone, the unmap path will have
725                          * set PG_referenced or activated the page.
726                          */
727                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
728                                 referenced++;
729                 }
730                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
731         }
732
733         if (referenced) {
734                 pra->referenced++;
735                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
736         }
737
738         pra->mapcount--;
739         if (!pra->mapcount)
740                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
741
742         return SWAP_AGAIN;
743 }
744
745 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
746 {
747         struct page_referenced_arg *pra = arg;
748         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
749
750         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
751                 return true;
752
753         return false;
754 }
755
756 /**
757  * page_referenced - test if the page was referenced
758  * @page: the page to test
759  * @is_locked: caller holds lock on the page
760  * @memcg: target memory cgroup
761  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
762  *
763  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
764  * returns the number of ptes which referenced the page.
765  */
766 int page_referenced(struct page *page,
767                     int is_locked,
768                     struct mem_cgroup *memcg,
769                     unsigned long *vm_flags)
770 {
771         int ret;
772         int we_locked = 0;
773         struct page_referenced_arg pra = {
774                 .mapcount = page_mapcount(page),
775                 .memcg = memcg,
776         };
777         struct rmap_walk_control rwc = {
778                 .rmap_one = page_referenced_one,
779                 .arg = (void *)&pra,
780                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
781         };
782
783         *vm_flags = 0;
784         if (!page_mapped(page))
785                 return 0;
786
787         if (!page_rmapping(page))
788                 return 0;
789
790         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
791                 we_locked = trylock_page(page);
792                 if (!we_locked)
793                         return 1;
794         }
795
796         /*
797          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
798          * counting on behalf of references from different
799          * cgroups
800          */
801         if (memcg) {
802                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
803         }
804
805         ret = rmap_walk(page, &rwc);
806         *vm_flags = pra.vm_flags;
807
808         if (we_locked)
809                 unlock_page(page);
810
811         return pra.referenced;
812 }
813
814 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
815                             unsigned long address, void *arg)
816 {
817         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
818         pte_t *pte;
819         spinlock_t *ptl;
820         int ret = 0;
821         int *cleaned = arg;
822
823         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
824         if (!pte)
825                 goto out;
826
827         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
828                 pte_t entry;
829
830                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
831                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
832                 entry = pte_wrprotect(entry);
833                 entry = pte_mkclean(entry);
834                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
835                 ret = 1;
836         }
837
838         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
839
840         if (ret) {
841                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
842                 (*cleaned)++;
843         }
844 out:
845         return SWAP_AGAIN;
846 }
847
848 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
849 {
850         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
851                 return false;
852
853         return true;
854 }
855
856 int page_mkclean(struct page *page)
857 {
858         int cleaned = 0;
859         struct address_space *mapping;
860         struct rmap_walk_control rwc = {
861                 .arg = (void *)&cleaned,
862                 .rmap_one = page_mkclean_one,
863                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
864         };
865
866         BUG_ON(!PageLocked(page));
867
868         if (!page_mapped(page))
869                 return 0;
870
871         mapping = page_mapping(page);
872         if (!mapping)
873                 return 0;
874
875         rmap_walk(page, &rwc);
876
877         return cleaned;
878 }
879 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
880
881 /**
882  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
883  * @page:       the page to move to our anon_vma
884  * @vma:        the vma the page belongs to
885  * @address:    the user virtual address mapped
886  *
887  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
888  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
889  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
890  * processes.
891  */
892 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
893         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
894 {
895         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
896
897         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
898         VM_BUG_ON(!anon_vma);
899         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
900
901         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
902         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
903 }
904
905 /**
906  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
907  * @page:       Page to add to rmap     
908  * @vma:        VM area to add page to.
909  * @address:    User virtual address of the mapping     
910  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
911  */
912 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
913         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
914 {
915         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
916
917         BUG_ON(!anon_vma);
918
919         if (PageAnon(page))
920                 return;
921
922         /*
923          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
924          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
925          * page mapping!
926          */
927         if (!exclusive)
928                 anon_vma = anon_vma->root;
929
930         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
931         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
932         page->index = linear_page_index(vma, address);
933 }
934
935 /**
936  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
937  * @page:       the page to add the mapping to
938  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
939  * @address:    the user virtual address mapped
940  */
941 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
942         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
943 {
944 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
945         /*
946          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
947          * be set up correctly at this point.
948          *
949          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
950          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
951          * in which case the page is already known to be setup.
952          *
953          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
954          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
955          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
956          */
957         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
958         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
959 #endif
960 }
961
962 /**
963  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
964  * @page:       the page to add the mapping to
965  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
966  * @address:    the user virtual address mapped
967  *
968  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
969  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
970  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
971  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
972  */
973 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
974         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
975 {
976         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
977 }
978
979 /*
980  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
981  * into pages that are exclusively owned by the current process.
982  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
983  */
984 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
985         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
986 {
987         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
988         if (first) {
989                 if (PageTransHuge(page))
990                         __inc_zone_page_state(page,
991                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
992                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
993                                 hpage_nr_pages(page));
994         }
995         if (unlikely(PageKsm(page)))
996                 return;
997
998         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
999         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1000         if (first)
1001                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1002         else
1003                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1004 }
1005
1006 /**
1007  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1008  * @page:       the page to add the mapping to
1009  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1010  * @address:    the user virtual address mapped
1011  *
1012  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1013  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1014  * Page does not have to be locked.
1015  */
1016 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1017         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1018 {
1019         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1020         SetPageSwapBacked(page);
1021         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1022         if (PageTransHuge(page))
1023                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1024         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1025                         hpage_nr_pages(page));
1026         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1027         if (!mlocked_vma_newpage(vma, page)) {
1028                 SetPageActive(page);
1029                 lru_cache_add(page);
1030         } else
1031                 add_page_to_unevictable_list(page);
1032 }
1033
1034 /**
1035  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1036  * @page: the page to add the mapping to
1037  *
1038  * The caller needs to hold the pte lock.
1039  */
1040 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1041 {
1042         bool locked;
1043         unsigned long flags;
1044
1045         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1046         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1047                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1048                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1049         }
1050         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1051 }
1052
1053 /**
1054  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1055  * @page: page to remove mapping from
1056  *
1057  * The caller needs to hold the pte lock.
1058  */
1059 void page_remove_rmap(struct page *page)
1060 {
1061         bool anon = PageAnon(page);
1062         bool locked;
1063         unsigned long flags;
1064
1065         /*
1066          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1067          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1068          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1069          */
1070         if (!anon)
1071                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1072
1073         /* page still mapped by someone else? */
1074         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1075                 goto out;
1076
1077         /*
1078          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1079          * and not charged by memcg for now.
1080          */
1081         if (unlikely(PageHuge(page)))
1082                 goto out;
1083         if (anon) {
1084                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1085                 if (PageTransHuge(page))
1086                         __dec_zone_page_state(page,
1087                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1088                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1089                                 -hpage_nr_pages(page));
1090         } else {
1091                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1092                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1093                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1094         }
1095         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1096                 clear_page_mlock(page);
1097         /*
1098          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1099          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1100          * which increments mapcount after us but sets mapping
1101          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1102          * and remember that it's only reliable while mapped.
1103          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1104          * faster for those pages still in swapcache.
1105          */
1106         return;
1107 out:
1108         if (!anon)
1109                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1114  */
1115 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1116                      unsigned long address, void *arg)
1117 {
1118         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1119         pte_t *pte;
1120         pte_t pteval;
1121         spinlock_t *ptl;
1122         int ret = SWAP_AGAIN;
1123         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1124
1125         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1126         if (!pte)
1127                 goto out;
1128
1129         /*
1130          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1131          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1132          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1133          */
1134         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1135                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1136                         goto out_mlock;
1137
1138                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1139                         goto out_unmap;
1140         }
1141         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1142                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1143                         ret = SWAP_FAIL;
1144                         goto out_unmap;
1145                 }
1146         }
1147
1148         /* Nuke the page table entry. */
1149         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1150         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1151
1152         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1153         if (pte_dirty(pteval))
1154                 set_page_dirty(page);
1155
1156         /* Update high watermark before we lower rss */
1157         update_hiwater_rss(mm);
1158
1159         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1160                 if (!PageHuge(page)) {
1161                         if (PageAnon(page))
1162                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1163                         else
1164                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1165                 }
1166                 set_pte_at(mm, address, pte,
1167                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1168         } else if (PageAnon(page)) {
1169                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1170                 pte_t swp_pte;
1171
1172                 if (PageSwapCache(page)) {
1173                         /*
1174                          * Store the swap location in the pte.
1175                          * See handle_pte_fault() ...
1176                          */
1177                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1178                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1179                                 ret = SWAP_FAIL;
1180                                 goto out_unmap;
1181                         }
1182                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1183                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1184                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1185                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1186                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1187                         }
1188                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1189                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1190                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1191                         /*
1192                          * Store the pfn of the page in a special migration
1193                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1194                          * pte is removed and then restart fault handling.
1195                          */
1196                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1197                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1198                 }
1199                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1200                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1201                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1202                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1203                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1204         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1205                    (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1206                 /* Establish migration entry for a file page */
1207                 swp_entry_t entry;
1208                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1209                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1210         } else
1211                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1212
1213         page_remove_rmap(page);
1214         page_cache_release(page);
1215
1216 out_unmap:
1217         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1218         if (ret != SWAP_FAIL)
1219                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1220 out:
1221         return ret;
1222
1223 out_mlock:
1224         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1225
1226
1227         /*
1228          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1229          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1230          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_mutex.
1231          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1232          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1233          * page is actually mlocked.
1234          */
1235         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1236                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1237                         mlock_vma_page(page);
1238                         ret = SWAP_MLOCK;
1239                 }
1240                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1241         }
1242         return ret;
1243 }
1244
1245 /*
1246  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1247  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1248  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1249  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1250  *
1251  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1252  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1253  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1254  * around the vma's virtual address space.
1255  *
1256  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1257  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1258  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1259  *
1260  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1261  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1262  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1263  *
1264  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1265  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1266  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1267  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1268  */
1269 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1270 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1271
1272 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1273                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1274 {
1275         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1276         pmd_t *pmd;
1277         pte_t *pte;
1278         pte_t pteval;
1279         spinlock_t *ptl;
1280         struct page *page;
1281         unsigned long address;
1282         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1283         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1284         unsigned long end;
1285         int ret = SWAP_AGAIN;
1286         int locked_vma = 0;
1287
1288         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1289         end = address + CLUSTER_SIZE;
1290         if (address < vma->vm_start)
1291                 address = vma->vm_start;
1292         if (end > vma->vm_end)
1293                 end = vma->vm_end;
1294
1295         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1296         if (!pmd)
1297                 return ret;
1298
1299         mmun_start = address;
1300         mmun_end   = end;
1301         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1302
1303         /*
1304          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1305          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1306          */
1307         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1308                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1309                 if (!locked_vma)
1310                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1311         }
1312
1313         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1314
1315         /* Update high watermark before we lower rss */
1316         update_hiwater_rss(mm);
1317
1318         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1319                 if (!pte_present(*pte))
1320                         continue;
1321                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1322                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1323
1324                 if (locked_vma) {
1325                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1326                         if (page == check_page)
1327                                 ret = SWAP_MLOCK;
1328                         continue;       /* don't unmap */
1329                 }
1330
1331                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1332                         continue;
1333
1334                 /* Nuke the page table entry. */
1335                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1336                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1337
1338                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1339                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1340                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1341                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1342                                 pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1343                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1344                 }
1345
1346                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1347                 if (pte_dirty(pteval))
1348                         set_page_dirty(page);
1349
1350                 page_remove_rmap(page);
1351                 page_cache_release(page);
1352                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1353                 (*mapcount)--;
1354         }
1355         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1356         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1357         if (locked_vma)
1358                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1363                 struct address_space *mapping, struct vm_area_struct *vma)
1364 {
1365         int ret = SWAP_AGAIN;
1366         unsigned long cursor;
1367         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1368         unsigned long max_nl_size = 0;
1369         unsigned int mapcount;
1370
1371         list_for_each_entry(vma,
1372                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1373
1374                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1375                 if (cursor > max_nl_cursor)
1376                         max_nl_cursor = cursor;
1377                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1378                 if (cursor > max_nl_size)
1379                         max_nl_size = cursor;
1380         }
1381
1382         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1383                 return SWAP_FAIL;
1384         }
1385
1386         /*
1387          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1388          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1389          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1390          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1391          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1392          */
1393         mapcount = page_mapcount(page);
1394         if (!mapcount)
1395                 return ret;
1396
1397         cond_resched();
1398
1399         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1400         if (max_nl_cursor == 0)
1401                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1402
1403         do {
1404                 list_for_each_entry(vma,
1405                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1406
1407                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1408                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1409                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1410                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1411                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1412                                         ret = SWAP_MLOCK;
1413                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1414                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1415                                 if ((int)mapcount <= 0)
1416                                         return ret;
1417                         }
1418                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1419                 }
1420                 cond_resched();
1421                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1422         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1423
1424         /*
1425          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1426          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1427          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1428          */
1429         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1430                 vma->vm_private_data = NULL;
1431
1432         return ret;
1433 }
1434
1435 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1436 {
1437         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1438
1439         if (!maybe_stack)
1440                 return false;
1441
1442         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1443                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1444                 return true;
1445
1446         return false;
1447 }
1448
1449 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1450 {
1451         return is_vma_temporary_stack(vma);
1452 }
1453
1454 static int page_not_mapped(struct page *page)
1455 {
1456         return !page_mapped(page);
1457 };
1458
1459 /**
1460  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1461  * @page: the page to get unmapped
1462  * @flags: action and flags
1463  *
1464  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1465  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1466  * Return values are:
1467  *
1468  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1469  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1470  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1471  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1472  */
1473 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1474 {
1475         int ret;
1476         struct rmap_walk_control rwc = {
1477                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1478                 .arg = (void *)flags,
1479                 .done = page_not_mapped,
1480                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1481                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1482         };
1483
1484         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1485
1486         /*
1487          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1488          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1489          * page tables leading to a race where migration cannot
1490          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1491          * locking requirements of exec(), migration skips
1492          * temporary VMAs until after exec() completes.
1493          */
1494         if (flags & TTU_MIGRATION && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1495                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1496
1497         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1498
1499         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1500                 ret = SWAP_SUCCESS;
1501         return ret;
1502 }
1503
1504 /**
1505  * try_to_munlock - try to munlock a page
1506  * @page: the page to be munlocked
1507  *
1508  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1509  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1510  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1511  *
1512  * Return values are:
1513  *
1514  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1515  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1516  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1517  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1518  */
1519 int try_to_munlock(struct page *page)
1520 {
1521         int ret;
1522         struct rmap_walk_control rwc = {
1523                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1524                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1525                 .done = page_not_mapped,
1526                 /*
1527                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1528                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1529                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1530                  */
1531                 .file_nonlinear = NULL,
1532                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1533
1534         };
1535
1536         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1537
1538         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1539         return ret;
1540 }
1541
1542 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1543 {
1544         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1545
1546         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1547                 anon_vma_free(root);
1548
1549         anon_vma_free(anon_vma);
1550 }
1551
1552 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1553                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1554 {
1555         struct anon_vma *anon_vma;
1556
1557         if (rwc->anon_lock)
1558                 return rwc->anon_lock(page);
1559
1560         /*
1561          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1562          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1563          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1564          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1565          */
1566         anon_vma = page_anon_vma(page);
1567         if (!anon_vma)
1568                 return NULL;
1569
1570         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1571         return anon_vma;
1572 }
1573
1574 /*
1575  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1576  * rmap method
1577  * @page: the page to be handled
1578  * @rwc: control variable according to each walk type
1579  *
1580  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1581  * contained in the anon_vma struct it points to.
1582  *
1583  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1584  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1585  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1586  * LOCKED.
1587  */
1588 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1589 {
1590         struct anon_vma *anon_vma;
1591         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1592         struct anon_vma_chain *avc;
1593         int ret = SWAP_AGAIN;
1594
1595         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1596         if (!anon_vma)
1597                 return ret;
1598
1599         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1600                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1601                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1602
1603                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1604                         continue;
1605
1606                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1607                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1608                         break;
1609                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1610                         break;
1611         }
1612         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1613         return ret;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1618  * @page: the page to be handled
1619  * @rwc: control variable according to each walk type
1620  *
1621  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1622  * contained in the address_space struct it points to.
1623  *
1624  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1625  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1626  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1627  * LOCKED.
1628  */
1629 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1630 {
1631         struct address_space *mapping = page->mapping;
1632         pgoff_t pgoff = page->index << compound_order(page);
1633         struct vm_area_struct *vma;
1634         int ret = SWAP_AGAIN;
1635
1636         /*
1637          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1638          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1639          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1640          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
1641          */
1642         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1643
1644         if (!mapping)
1645                 return ret;
1646         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1647         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1648                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1649
1650                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1651                         continue;
1652
1653                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1654                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1655                         goto done;
1656                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1657                         goto done;
1658         }
1659
1660         if (!rwc->file_nonlinear)
1661                 goto done;
1662
1663         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1664                 goto done;
1665
1666         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, vma);
1667
1668 done:
1669         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1670         return ret;
1671 }
1672
1673 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1674 {
1675         if (unlikely(PageKsm(page)))
1676                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1677         else if (PageAnon(page))
1678                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1679         else
1680                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1681 }
1682
1683 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1684 /*
1685  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1686  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1687  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1688  */
1689 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1690         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1691 {
1692         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1693
1694         BUG_ON(!anon_vma);
1695
1696         if (PageAnon(page))
1697                 return;
1698         if (!exclusive)
1699                 anon_vma = anon_vma->root;
1700
1701         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1702         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1703         page->index = linear_page_index(vma, address);
1704 }
1705
1706 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1707                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1708 {
1709         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1710         int first;
1711
1712         BUG_ON(!PageLocked(page));
1713         BUG_ON(!anon_vma);
1714         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1715         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1716         if (first)
1717                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1718 }
1719
1720 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1721                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1722 {
1723         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1724         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1725         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1726 }
1727 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */