Merge 5.18-rc5 into driver-core-next
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_rwsem       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_lock
25  *     mapping->invalidate_lock (in filemap_fault)
26  *       page->flags PG_locked (lock_page)   * (see hugetlbfs below)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
30  *             anon_vma->rwsem
31  *               mm->page_table_lock or pte_lock
32  *                 swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                   mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                   mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
35  *                     folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
36  *                       i_pages lock (widely used)
37  *                         lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
38  *                   inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                   bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
40  *                     sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
41  *                     i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
42  *                               in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
43  *                               within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
44  *
45  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
46  *   ->tasklist_lock
47  *     pte map lock
48  *
49  * * hugetlbfs PageHuge() pages take locks in this order:
50  *         mapping->i_mmap_rwsem
51  *           hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
52  *             page->flags PG_locked (lock_page)
53  */
54
55 #include <linux/mm.h>
56 #include <linux/sched/mm.h>
57 #include <linux/sched/task.h>
58 #include <linux/pagemap.h>
59 #include <linux/swap.h>
60 #include <linux/swapops.h>
61 #include <linux/slab.h>
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/ksm.h>
64 #include <linux/rmap.h>
65 #include <linux/rcupdate.h>
66 #include <linux/export.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/mmu_notifier.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/hugetlb.h>
71 #include <linux/huge_mm.h>
72 #include <linux/backing-dev.h>
73 #include <linux/page_idle.h>
74 #include <linux/memremap.h>
75 #include <linux/userfaultfd_k.h>
76
77 #include <asm/tlbflush.h>
78
79 #define CREATE_TRACE_POINTS
80 #include <trace/events/tlb.h>
81 #include <trace/events/migrate.h>
82
83 #include "internal.h"
84
85 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
86 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
87
88 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
89 {
90         struct anon_vma *anon_vma;
91
92         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
93         if (anon_vma) {
94                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
95                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
96                 anon_vma->parent = anon_vma;
97                 /*
98                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
99                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
100                  */
101                 anon_vma->root = anon_vma;
102         }
103
104         return anon_vma;
105 }
106
107 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
108 {
109         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
110
111         /*
112          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
113          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
114          * freed.
115          *
116          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
117          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
118          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
119          *
120          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
121          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
122          *   LOCK                                 MB
123          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
124          *
125          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
126          * happen _before_ what follows.
127          */
128         might_sleep();
129         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
130                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
131                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
132         }
133
134         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
135 }
136
137 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
138 {
139         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
140 }
141
142 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
143 {
144         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
145 }
146
147 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
148                                 struct anon_vma_chain *avc,
149                                 struct anon_vma *anon_vma)
150 {
151         avc->vma = vma;
152         avc->anon_vma = anon_vma;
153         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
154         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
155 }
156
157 /**
158  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
159  * @vma: the memory region in question
160  *
161  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
162  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
163  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
164  *
165  * The common case will be that we already have one, which
166  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
167  * not we either need to find an adjacent mapping that we
168  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
169  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
170  * allocate a new one.
171  *
172  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
173  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
174  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
175  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
176  * anon_vma isn't actually destroyed).
177  *
178  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
179  * for the new allocation. At the same time, we do not want
180  * to do any locking for the common case of already having
181  * an anon_vma.
182  *
183  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
184  */
185 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
186 {
187         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
188         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
189         struct anon_vma_chain *avc;
190
191         might_sleep();
192
193         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
194         if (!avc)
195                 goto out_enomem;
196
197         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
198         allocated = NULL;
199         if (!anon_vma) {
200                 anon_vma = anon_vma_alloc();
201                 if (unlikely(!anon_vma))
202                         goto out_enomem_free_avc;
203                 allocated = anon_vma;
204         }
205
206         anon_vma_lock_write(anon_vma);
207         /* page_table_lock to protect against threads */
208         spin_lock(&mm->page_table_lock);
209         if (likely(!vma->anon_vma)) {
210                 vma->anon_vma = anon_vma;
211                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
212                 /* vma reference or self-parent link for new root */
213                 anon_vma->degree++;
214                 allocated = NULL;
215                 avc = NULL;
216         }
217         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
218         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
219
220         if (unlikely(allocated))
221                 put_anon_vma(allocated);
222         if (unlikely(avc))
223                 anon_vma_chain_free(avc);
224
225         return 0;
226
227  out_enomem_free_avc:
228         anon_vma_chain_free(avc);
229  out_enomem:
230         return -ENOMEM;
231 }
232
233 /*
234  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
235  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
236  * have the same vma.
237  *
238  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
239  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
240  */
241 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
242 {
243         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
244         if (new_root != root) {
245                 if (WARN_ON_ONCE(root))
246                         up_write(&root->rwsem);
247                 root = new_root;
248                 down_write(&root->rwsem);
249         }
250         return root;
251 }
252
253 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
254 {
255         if (root)
256                 up_write(&root->rwsem);
257 }
258
259 /*
260  * Attach the anon_vmas from src to dst.
261  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
262  *
263  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
264  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
265  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
266  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
267  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
268  *
269  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
270  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
271  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
272  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
273  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
274  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
275  * searches where page is mapped.
276  */
277 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
278 {
279         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
280         struct anon_vma *root = NULL;
281
282         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
283                 struct anon_vma *anon_vma;
284
285                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
286                 if (unlikely(!avc)) {
287                         unlock_anon_vma_root(root);
288                         root = NULL;
289                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
290                         if (!avc)
291                                 goto enomem_failure;
292                 }
293                 anon_vma = pavc->anon_vma;
294                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
295                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
296
297                 /*
298                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
299                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
300                  *
301                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
302                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
303                  * it has self-parent reference and at least one child.
304                  */
305                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
306                     anon_vma != src->anon_vma && anon_vma->degree < 2)
307                         dst->anon_vma = anon_vma;
308         }
309         if (dst->anon_vma)
310                 dst->anon_vma->degree++;
311         unlock_anon_vma_root(root);
312         return 0;
313
314  enomem_failure:
315         /*
316          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
317          * decremented in unlink_anon_vmas().
318          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
319          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
320          */
321         dst->anon_vma = NULL;
322         unlink_anon_vmas(dst);
323         return -ENOMEM;
324 }
325
326 /*
327  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
328  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
329  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
330  */
331 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
332 {
333         struct anon_vma_chain *avc;
334         struct anon_vma *anon_vma;
335         int error;
336
337         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
338         if (!pvma->anon_vma)
339                 return 0;
340
341         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
342         vma->anon_vma = NULL;
343
344         /*
345          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
346          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
347          */
348         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
349         if (error)
350                 return error;
351
352         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
353         if (vma->anon_vma)
354                 return 0;
355
356         /* Then add our own anon_vma. */
357         anon_vma = anon_vma_alloc();
358         if (!anon_vma)
359                 goto out_error;
360         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
361         if (!avc)
362                 goto out_error_free_anon_vma;
363
364         /*
365          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
366          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
367          */
368         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
369         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
370         /*
371          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
372          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
373          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
374          */
375         get_anon_vma(anon_vma->root);
376         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
377         vma->anon_vma = anon_vma;
378         anon_vma_lock_write(anon_vma);
379         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
380         anon_vma->parent->degree++;
381         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
382
383         return 0;
384
385  out_error_free_anon_vma:
386         put_anon_vma(anon_vma);
387  out_error:
388         unlink_anon_vmas(vma);
389         return -ENOMEM;
390 }
391
392 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
393 {
394         struct anon_vma_chain *avc, *next;
395         struct anon_vma *root = NULL;
396
397         /*
398          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
399          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
400          */
401         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
402                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
403
404                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
405                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
406
407                 /*
408                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
409                  * to free them outside the lock.
410                  */
411                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
412                         anon_vma->parent->degree--;
413                         continue;
414                 }
415
416                 list_del(&avc->same_vma);
417                 anon_vma_chain_free(avc);
418         }
419         if (vma->anon_vma) {
420                 vma->anon_vma->degree--;
421
422                 /*
423                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
424                  * when handle fault.
425                  */
426                 vma->anon_vma = NULL;
427         }
428         unlock_anon_vma_root(root);
429
430         /*
431          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
432          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
433          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
434          */
435         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
436                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
437
438                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
439                 put_anon_vma(anon_vma);
440
441                 list_del(&avc->same_vma);
442                 anon_vma_chain_free(avc);
443         }
444 }
445
446 static void anon_vma_ctor(void *data)
447 {
448         struct anon_vma *anon_vma = data;
449
450         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
451         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
452         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
453 }
454
455 void __init anon_vma_init(void)
456 {
457         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
458                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
459                         anon_vma_ctor);
460         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
461                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
462 }
463
464 /*
465  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
466  *
467  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
468  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
469  * that might have been relevant to this page.
470  *
471  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
472  * returned may already be freed (and even reused).
473  *
474  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
475  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
476  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
477  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
478  *
479  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
480  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
481  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
482  *
483  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
484  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
485  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
486  * those.
487  */
488 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
489 {
490         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
491         unsigned long anon_mapping;
492
493         rcu_read_lock();
494         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
495         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
496                 goto out;
497         if (!page_mapped(page))
498                 goto out;
499
500         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
501         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
502                 anon_vma = NULL;
503                 goto out;
504         }
505
506         /*
507          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
508          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
509          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
510          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
511          * above cannot corrupt).
512          */
513         if (!page_mapped(page)) {
514                 rcu_read_unlock();
515                 put_anon_vma(anon_vma);
516                 return NULL;
517         }
518 out:
519         rcu_read_unlock();
520
521         return anon_vma;
522 }
523
524 /*
525  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
526  *
527  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
528  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
529  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
530  */
531 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio)
532 {
533         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
534         struct anon_vma *root_anon_vma;
535         unsigned long anon_mapping;
536
537         rcu_read_lock();
538         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
539         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
540                 goto out;
541         if (!folio_mapped(folio))
542                 goto out;
543
544         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
545         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
546         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
547                 /*
548                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
549                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
550                  * not go away, see anon_vma_free().
551                  */
552                 if (!folio_mapped(folio)) {
553                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
554                         anon_vma = NULL;
555                 }
556                 goto out;
557         }
558
559         /* trylock failed, we got to sleep */
560         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
561                 anon_vma = NULL;
562                 goto out;
563         }
564
565         if (!folio_mapped(folio)) {
566                 rcu_read_unlock();
567                 put_anon_vma(anon_vma);
568                 return NULL;
569         }
570
571         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
572         rcu_read_unlock();
573         anon_vma_lock_read(anon_vma);
574
575         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
576                 /*
577                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
578                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
579                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
580                  */
581                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
582                 __put_anon_vma(anon_vma);
583                 anon_vma = NULL;
584         }
585
586         return anon_vma;
587
588 out:
589         rcu_read_unlock();
590         return anon_vma;
591 }
592
593 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
594 {
595         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
596 }
597
598 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
599 /*
600  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
601  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
602  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
603  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
604  */
605 void try_to_unmap_flush(void)
606 {
607         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
608
609         if (!tlb_ubc->flush_required)
610                 return;
611
612         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
613         tlb_ubc->flush_required = false;
614         tlb_ubc->writable = false;
615 }
616
617 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
618 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
619 {
620         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
621
622         if (tlb_ubc->writable)
623                 try_to_unmap_flush();
624 }
625
626 /*
627  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
628  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
629  */
630 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
631 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
632         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
633 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
634         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
635
636 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
637 {
638         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
639         int batch, nbatch;
640
641         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
642         tlb_ubc->flush_required = true;
643
644         /*
645          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
646          * before the PTE is cleared.
647          */
648         barrier();
649         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
650 retry:
651         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
652                 /*
653                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
654                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
655                  * `pending' becomes large.
656                  */
657                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
658                 if (nbatch != batch) {
659                         batch = nbatch;
660                         goto retry;
661                 }
662         } else {
663                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
664         }
665
666         /*
667          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
668          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
669          * before the page is queued for IO.
670          */
671         if (writable)
672                 tlb_ubc->writable = true;
673 }
674
675 /*
676  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
677  * unmap operations to reduce IPIs.
678  */
679 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
680 {
681         bool should_defer = false;
682
683         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
684                 return false;
685
686         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
687         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
688                 should_defer = true;
689         put_cpu();
690
691         return should_defer;
692 }
693
694 /*
695  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
696  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
697  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
698  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
699  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
700  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
701  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
702  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
703  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
704  *
705  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
706  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
707  * via the PTL.
708  */
709 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
710 {
711         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
712         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
713         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
714
715         if (pending != flushed) {
716                 flush_tlb_mm(mm);
717                 /*
718                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
719                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
720                  */
721                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
722                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
723         }
724 }
725 #else
726 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
727 {
728 }
729
730 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
731 {
732         return false;
733 }
734 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
735
736 /*
737  * At what user virtual address is page expected in vma?
738  * Caller should check the page is actually part of the vma.
739  */
740 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
741 {
742         struct folio *folio = page_folio(page);
743         if (folio_test_anon(folio)) {
744                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
745                 /*
746                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
747                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
748                  */
749                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
750                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
751                         return -EFAULT;
752         } else if (!vma->vm_file) {
753                 return -EFAULT;
754         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
755                 return -EFAULT;
756         }
757
758         return vma_address(page, vma);
759 }
760
761 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
762 {
763         pgd_t *pgd;
764         p4d_t *p4d;
765         pud_t *pud;
766         pmd_t *pmd = NULL;
767         pmd_t pmde;
768
769         pgd = pgd_offset(mm, address);
770         if (!pgd_present(*pgd))
771                 goto out;
772
773         p4d = p4d_offset(pgd, address);
774         if (!p4d_present(*p4d))
775                 goto out;
776
777         pud = pud_offset(p4d, address);
778         if (!pud_present(*pud))
779                 goto out;
780
781         pmd = pmd_offset(pud, address);
782         /*
783          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
784          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
785          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
786          */
787         pmde = *pmd;
788         barrier();
789         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
790                 pmd = NULL;
791 out:
792         return pmd;
793 }
794
795 struct folio_referenced_arg {
796         int mapcount;
797         int referenced;
798         unsigned long vm_flags;
799         struct mem_cgroup *memcg;
800 };
801 /*
802  * arg: folio_referenced_arg will be passed
803  */
804 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
805                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
806 {
807         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
808         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
809         int referenced = 0;
810
811         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
812                 address = pvmw.address;
813
814                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
815                     (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte)) {
816                         /* Restore the mlock which got missed */
817                         mlock_vma_folio(folio, vma, !pvmw.pte);
818                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
819                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
820                         return false; /* To break the loop */
821                 }
822
823                 if (pvmw.pte) {
824                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
825                                                 pvmw.pte)) {
826                                 /*
827                                  * Don't treat a reference through
828                                  * a sequentially read mapping as such.
829                                  * If the folio has been used in another mapping,
830                                  * we will catch it; if this other mapping is
831                                  * already gone, the unmap path will have set
832                                  * the referenced flag or activated the folio.
833                                  */
834                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
835                                         referenced++;
836                         }
837                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
838                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
839                                                 pvmw.pmd))
840                                 referenced++;
841                 } else {
842                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
843                         WARN_ON_ONCE(1);
844                 }
845
846                 pra->mapcount--;
847         }
848
849         if (referenced)
850                 folio_clear_idle(folio);
851         if (folio_test_clear_young(folio))
852                 referenced++;
853
854         if (referenced) {
855                 pra->referenced++;
856                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
857         }
858
859         if (!pra->mapcount)
860                 return false; /* To break the loop */
861
862         return true;
863 }
864
865 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
866 {
867         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
868         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
869
870         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
871                 return true;
872
873         return false;
874 }
875
876 /**
877  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
878  * @folio: The folio to test.
879  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
880  * @memcg: target memory cgroup
881  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
882  *
883  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
884  *
885  * Return: The number of mappings which referenced the folio.
886  */
887 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
888                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
889 {
890         int we_locked = 0;
891         struct folio_referenced_arg pra = {
892                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
893                 .memcg = memcg,
894         };
895         struct rmap_walk_control rwc = {
896                 .rmap_one = folio_referenced_one,
897                 .arg = (void *)&pra,
898                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
899         };
900
901         *vm_flags = 0;
902         if (!pra.mapcount)
903                 return 0;
904
905         if (!folio_raw_mapping(folio))
906                 return 0;
907
908         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
909                 we_locked = folio_trylock(folio);
910                 if (!we_locked)
911                         return 1;
912         }
913
914         /*
915          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
916          * counting on behalf of references from different
917          * cgroups
918          */
919         if (memcg) {
920                 rwc.invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma;
921         }
922
923         rmap_walk(folio, &rwc);
924         *vm_flags = pra.vm_flags;
925
926         if (we_locked)
927                 folio_unlock(folio);
928
929         return pra.referenced;
930 }
931
932 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
933                             unsigned long address, void *arg)
934 {
935         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
936         struct mmu_notifier_range range;
937         int *cleaned = arg;
938
939         /*
940          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
941          * the folio can not be freed from this function.
942          */
943         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
944                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
945                                 vma_address_end(&pvmw));
946         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
947
948         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
949                 int ret = 0;
950
951                 address = pvmw.address;
952                 if (pvmw.pte) {
953                         pte_t entry;
954                         pte_t *pte = pvmw.pte;
955
956                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
957                                 continue;
958
959                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
960                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
961                         entry = pte_wrprotect(entry);
962                         entry = pte_mkclean(entry);
963                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
964                         ret = 1;
965                 } else {
966 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
967                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
968                         pmd_t entry;
969
970                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
971                                 continue;
972
973                         flush_cache_page(vma, address, folio_pfn(folio));
974                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
975                         entry = pmd_wrprotect(entry);
976                         entry = pmd_mkclean(entry);
977                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
978                         ret = 1;
979 #else
980                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
981                         WARN_ON_ONCE(1);
982 #endif
983                 }
984
985                 /*
986                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
987                  * downgrading page table protection not changing it to point
988                  * to a new page.
989                  *
990                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
991                  */
992                 if (ret)
993                         (*cleaned)++;
994         }
995
996         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
997
998         return true;
999 }
1000
1001 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1002 {
1003         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1004                 return false;
1005
1006         return true;
1007 }
1008
1009 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1010 {
1011         int cleaned = 0;
1012         struct address_space *mapping;
1013         struct rmap_walk_control rwc = {
1014                 .arg = (void *)&cleaned,
1015                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1016                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1017         };
1018
1019         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1020
1021         if (!folio_mapped(folio))
1022                 return 0;
1023
1024         mapping = folio_mapping(folio);
1025         if (!mapping)
1026                 return 0;
1027
1028         rmap_walk(folio, &rwc);
1029
1030         return cleaned;
1031 }
1032 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1033
1034 /**
1035  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1036  * @page:       the page to move to our anon_vma
1037  * @vma:        the vma the page belongs to
1038  *
1039  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1040  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1041  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1042  * processes.
1043  */
1044 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1045 {
1046         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1047
1048         page = compound_head(page);
1049
1050         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1051         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1052
1053         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1054         /*
1055          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1056          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1057          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1058          */
1059         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1060 }
1061
1062 /**
1063  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1064  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1065  * @vma:        VM area to add page to.
1066  * @address:    User virtual address of the mapping     
1067  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1068  */
1069 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1070         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1071 {
1072         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1073
1074         BUG_ON(!anon_vma);
1075
1076         if (PageAnon(page))
1077                 return;
1078
1079         /*
1080          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1081          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1082          * page mapping!
1083          */
1084         if (!exclusive)
1085                 anon_vma = anon_vma->root;
1086
1087         /*
1088          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1089          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1090          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1091          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1092          */
1093         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1094         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1095         page->index = linear_page_index(vma, address);
1096 }
1097
1098 /**
1099  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1100  * @page:       the page to add the mapping to
1101  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1102  * @address:    the user virtual address mapped
1103  */
1104 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1105         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1106 {
1107         struct folio *folio = page_folio(page);
1108         /*
1109          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1110          * be set up correctly at this point.
1111          *
1112          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1113          * always holds the page locked.
1114          *
1115          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1116          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1117          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1118          */
1119         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1120                         folio);
1121         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1122                        page);
1123 }
1124
1125 /**
1126  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1127  * @page:       the page to add the mapping to
1128  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1129  * @address:    the user virtual address mapped
1130  * @compound:   charge the page as compound or small page
1131  *
1132  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1133  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1134  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1135  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1136  */
1137 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1138         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1139 {
1140         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1141 }
1142
1143 /*
1144  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1145  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1146  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1147  */
1148 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1149         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1150 {
1151         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1152         bool first;
1153
1154         if (unlikely(PageKsm(page)))
1155                 lock_page_memcg(page);
1156         else
1157                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1158
1159         if (compound) {
1160                 atomic_t *mapcount;
1161                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1162                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1163                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1164                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1165         } else {
1166                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1167         }
1168
1169         if (first) {
1170                 int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1171                 /*
1172                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1173                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1174                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1175                  * disabled.
1176                  */
1177                 if (compound)
1178                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1179                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1180         }
1181
1182         if (unlikely(PageKsm(page)))
1183                 unlock_page_memcg(page);
1184
1185         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1186         else if (first)
1187                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1188                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1189         else
1190                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1191
1192         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1193 }
1194
1195 /**
1196  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1197  * @page:       the page to add the mapping to
1198  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1199  * @address:    the user virtual address mapped
1200  * @compound:   charge the page as compound or small page
1201  *
1202  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1203  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1204  * Page does not have to be locked.
1205  */
1206 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1207         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1208 {
1209         int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1210
1211         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1212         __SetPageSwapBacked(page);
1213         if (compound) {
1214                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1215                 /* increment count (starts at -1) */
1216                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1217                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1218
1219                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1220         } else {
1221                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1222                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1223                 /* increment count (starts at -1) */
1224                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1225         }
1226         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1227         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1228 }
1229
1230 /**
1231  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1232  * @page:       the page to add the mapping to
1233  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1234  * @compound:   charge the page as compound or small page
1235  *
1236  * The caller needs to hold the pte lock.
1237  */
1238 void page_add_file_rmap(struct page *page,
1239         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1240 {
1241         int i, nr = 0;
1242
1243         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1244         lock_page_memcg(page);
1245         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1246                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1247
1248                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1249                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1250                                 nr++;
1251                 }
1252                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1253                         goto out;
1254
1255                 /*
1256                  * It is racy to ClearPageDoubleMap in page_remove_file_rmap();
1257                  * but page lock is held by all page_add_file_rmap() compound
1258                  * callers, and SetPageDoubleMap below warns if !PageLocked:
1259                  * so here is a place that DoubleMap can be safely cleared.
1260                  */
1261                 VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1262                 if (nr == nr_pages && PageDoubleMap(page))
1263                         ClearPageDoubleMap(page);
1264
1265                 if (PageSwapBacked(page))
1266                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1267                                                 nr_pages);
1268                 else
1269                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1270                                                 nr_pages);
1271         } else {
1272                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1273                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1274                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1275                 }
1276                 if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1277                         nr++;
1278         }
1279 out:
1280         if (nr)
1281                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1282         unlock_page_memcg(page);
1283
1284         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1285 }
1286
1287 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1288 {
1289         int i, nr = 0;
1290
1291         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1292
1293         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1294         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1295                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1296                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1297                 return;
1298         }
1299
1300         /* page still mapped by someone else? */
1301         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1302                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1303
1304                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1305                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1306                                 nr++;
1307                 }
1308                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1309                         goto out;
1310                 if (PageSwapBacked(page))
1311                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1312                                                 -nr_pages);
1313                 else
1314                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1315                                                 -nr_pages);
1316         } else {
1317                 if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1318                         nr++;
1319         }
1320 out:
1321         if (nr)
1322                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1323 }
1324
1325 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1326 {
1327         int i, nr;
1328
1329         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1330                 return;
1331
1332         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1333         if (unlikely(PageHuge(page)))
1334                 return;
1335
1336         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1337                 return;
1338
1339         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, -thp_nr_pages(page));
1340
1341         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1342                 /*
1343                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1344                  * them are still mapped.
1345                  */
1346                 for (i = 0, nr = 0; i < thp_nr_pages(page); i++) {
1347                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1348                                 nr++;
1349                 }
1350
1351                 /*
1352                  * Queue the page for deferred split if at least one small
1353                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1354                  * small page is still mapped.
1355                  */
1356                 if (nr && nr < thp_nr_pages(page))
1357                         deferred_split_huge_page(page);
1358         } else {
1359                 nr = thp_nr_pages(page);
1360         }
1361
1362         if (nr)
1363                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, -nr);
1364 }
1365
1366 /**
1367  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1368  * @page:       page to remove mapping from
1369  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1370  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1371  *
1372  * The caller needs to hold the pte lock.
1373  */
1374 void page_remove_rmap(struct page *page,
1375         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1376 {
1377         lock_page_memcg(page);
1378
1379         if (!PageAnon(page)) {
1380                 page_remove_file_rmap(page, compound);
1381                 goto out;
1382         }
1383
1384         if (compound) {
1385                 page_remove_anon_compound_rmap(page);
1386                 goto out;
1387         }
1388
1389         /* page still mapped by someone else? */
1390         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1391                 goto out;
1392
1393         /*
1394          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1395          * these counters are not modified in interrupt context, and
1396          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1397          */
1398         __dec_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1399
1400         if (PageTransCompound(page))
1401                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1402
1403         /*
1404          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1405          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1406          * which increments mapcount after us but sets mapping
1407          * before us: so leave the reset to free_unref_page,
1408          * and remember that it's only reliable while mapped.
1409          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1410          * faster for those pages still in swapcache.
1411          */
1412 out:
1413         unlock_page_memcg(page);
1414
1415         munlock_vma_page(page, vma, compound);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1420  */
1421 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1422                      unsigned long address, void *arg)
1423 {
1424         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1425         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1426         pte_t pteval;
1427         struct page *subpage;
1428         bool ret = true;
1429         struct mmu_notifier_range range;
1430         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1431
1432         /*
1433          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1434          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1435          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1436          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1437          */
1438         if (flags & TTU_SYNC)
1439                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1440
1441         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1442                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1443
1444         /*
1445          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1446          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1447          * invalidation in the case of pmd sharing.
1448          *
1449          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1450          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1451          */
1452         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1453         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1454                                 address, range.end);
1455         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1456                 /*
1457                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1458                  * accordingly.
1459                  */
1460                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1461                                                      &range.end);
1462         }
1463         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1464
1465         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1466                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1467                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1468
1469                 /*
1470                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1471                  */
1472                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1473                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1474                         /* Restore the mlock which got missed */
1475                         mlock_vma_folio(folio, vma, false);
1476                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1477                         ret = false;
1478                         break;
1479                 }
1480
1481                 subpage = folio_page(folio,
1482                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1483                 address = pvmw.address;
1484
1485                 if (folio_test_hugetlb(folio) && !folio_test_anon(folio)) {
1486                         /*
1487                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1488                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1489                          * do this outside rmap routines.
1490                          */
1491                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1492                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1493                                 /*
1494                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1495                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1496                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1497                                  * we must flush them all.  start/end were
1498                                  * already adjusted above to cover this range.
1499                                  */
1500                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1501                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1502                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1503                                                               range.end);
1504
1505                                 /*
1506                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1507                                  * which is part of the way map counting
1508                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1509                                  * here.  When there is no other sharing,
1510                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1511                                  * unmap the actual page and drop map count
1512                                  * to zero.
1513                                  */
1514                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1515                                 break;
1516                         }
1517                 }
1518
1519                 /* Nuke the page table entry. */
1520                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1521                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1522                         /*
1523                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1524                          * a remote CPU could still be writing to the folio.
1525                          * If the entry was previously clean then the
1526                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1527                          * transition on a cached TLB entry is written through
1528                          * and traps if the PTE is unmapped.
1529                          */
1530                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1531
1532                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1533                 } else {
1534                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1535                 }
1536
1537                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1538                 if (pte_dirty(pteval))
1539                         folio_mark_dirty(folio);
1540
1541                 /* Update high watermark before we lower rss */
1542                 update_hiwater_rss(mm);
1543
1544                 if (PageHWPoison(subpage) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1545                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1546                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1547                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1548                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1549                                                      pvmw.pte, pteval,
1550                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1551                         } else {
1552                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1553                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1554                         }
1555
1556                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1557                         /*
1558                          * The guest indicated that the page content is of no
1559                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1560                          * will take care of the rest.
1561                          * A future reference will then fault in a new zero
1562                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1563                          * this page though, as its main user (postcopy
1564                          * migration) will not expect userfaults on already
1565                          * copied pages.
1566                          */
1567                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1568                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1569                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1570                                                       address + PAGE_SIZE);
1571                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1572                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1573                         pte_t swp_pte;
1574                         /*
1575                          * Store the swap location in the pte.
1576                          * See handle_pte_fault() ...
1577                          */
1578                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1579                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1580                                 WARN_ON_ONCE(1);
1581                                 ret = false;
1582                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1583                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1584                                                         address + PAGE_SIZE);
1585                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1586                                 break;
1587                         }
1588
1589                         /* MADV_FREE page check */
1590                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1591                                 int ref_count, map_count;
1592
1593                                 /*
1594                                  * Synchronize with gup_pte_range():
1595                                  * - clear PTE; barrier; read refcount
1596                                  * - inc refcount; barrier; read PTE
1597                                  */
1598                                 smp_mb();
1599
1600                                 ref_count = folio_ref_count(folio);
1601                                 map_count = folio_mapcount(folio);
1602
1603                                 /*
1604                                  * Order reads for page refcount and dirty flag
1605                                  * (see comments in __remove_mapping()).
1606                                  */
1607                                 smp_rmb();
1608
1609                                 /*
1610                                  * The only page refs must be one from isolation
1611                                  * plus the rmap(s) (dropped by discard:).
1612                                  */
1613                                 if (ref_count == 1 + map_count &&
1614                                     !folio_test_dirty(folio)) {
1615                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1616                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1617                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1618                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1619                                         goto discard;
1620                                 }
1621
1622                                 /*
1623                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1624                                  * discarded. Remap the page to page table.
1625                                  */
1626                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1627                                 folio_set_swapbacked(folio);
1628                                 ret = false;
1629                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1630                                 break;
1631                         }
1632
1633                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1634                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1635                                 ret = false;
1636                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1637                                 break;
1638                         }
1639                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1640                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1641                                 ret = false;
1642                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1643                                 break;
1644                         }
1645                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1646                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1647                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1648                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1649                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1650                         }
1651                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1652                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1653                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1654                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1655                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1656                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1657                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1658                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1659                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1660                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1661                                                       address + PAGE_SIZE);
1662                 } else {
1663                         /*
1664                          * This is a locked file-backed folio,
1665                          * so it cannot be removed from the page
1666                          * cache and replaced by a new folio before
1667                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1668                          * concurrent thread might update its page table
1669                          * to point at a new folio while a device is
1670                          * still using this folio.
1671                          *
1672                          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1673                          */
1674                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&folio->page));
1675                 }
1676 discard:
1677                 /*
1678                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1679                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1680                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1681                  *
1682                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1683                  */
1684                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1685                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1686                         mlock_page_drain_local();
1687                 folio_put(folio);
1688         }
1689
1690         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1691
1692         return ret;
1693 }
1694
1695 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1696 {
1697         return vma_is_temporary_stack(vma);
1698 }
1699
1700 static int page_not_mapped(struct folio *folio)
1701 {
1702         return !folio_mapped(folio);
1703 }
1704
1705 /**
1706  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1707  * @folio: The folio to unmap.
1708  * @flags: action and flags
1709  *
1710  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1711  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1712  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1713  *
1714  * Context: Caller must hold the folio lock.
1715  */
1716 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1717 {
1718         struct rmap_walk_control rwc = {
1719                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1720                 .arg = (void *)flags,
1721                 .done = page_not_mapped,
1722                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1723         };
1724
1725         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1726                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1727         else
1728                 rmap_walk(folio, &rwc);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1733  *
1734  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1735  * containing migration entries.
1736  */
1737 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1738                      unsigned long address, void *arg)
1739 {
1740         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1741         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1742         pte_t pteval;
1743         struct page *subpage;
1744         bool ret = true;
1745         struct mmu_notifier_range range;
1746         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1747
1748         /*
1749          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1750          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1751          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1752          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1753          */
1754         if (flags & TTU_SYNC)
1755                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1756
1757         /*
1758          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1759          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1760          */
1761         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1762                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1763
1764         /*
1765          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1766          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1767          * invalidation in the case of pmd sharing.
1768          *
1769          * Note that the page can not be free in this function as call of
1770          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1771          */
1772         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1773         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1774                                 address, range.end);
1775         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1776                 /*
1777                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1778                  * accordingly.
1779                  */
1780                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1781                                                      &range.end);
1782         }
1783         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1784
1785         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1786 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1787                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1788                 if (!pvmw.pte) {
1789                         subpage = folio_page(folio,
1790                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
1791                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
1792                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1793
1794                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage);
1795                         continue;
1796                 }
1797 #endif
1798
1799                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1800                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1801
1802                 subpage = folio_page(folio,
1803                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1804                 address = pvmw.address;
1805
1806                 if (folio_test_hugetlb(folio) && !folio_test_anon(folio)) {
1807                         /*
1808                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1809                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1810                          * do this outside rmap routines.
1811                          */
1812                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1813                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1814                                 /*
1815                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1816                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1817                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1818                                  * we must flush them all.  start/end were
1819                                  * already adjusted above to cover this range.
1820                                  */
1821                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1822                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1823                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1824                                                               range.end);
1825
1826                                 /*
1827                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1828                                  * which is part of the way map counting
1829                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1830                                  * here.  When there is no other sharing,
1831                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1832                                  * unmap the actual page and drop map count
1833                                  * to zero.
1834                                  */
1835                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1836                                 break;
1837                         }
1838                 }
1839
1840                 /* Nuke the page table entry. */
1841                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1842                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1843
1844                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1845                 if (pte_dirty(pteval))
1846                         folio_mark_dirty(folio);
1847
1848                 /* Update high watermark before we lower rss */
1849                 update_hiwater_rss(mm);
1850
1851                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
1852                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
1853                         swp_entry_t entry;
1854                         pte_t swp_pte;
1855
1856                         /*
1857                          * Store the pfn of the page in a special migration
1858                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1859                          * pte is removed and then restart fault handling.
1860                          */
1861                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
1862                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
1863                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
1864                         else
1865                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
1866                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1867
1868                         /*
1869                          * pteval maps a zone device page and is therefore
1870                          * a swap pte.
1871                          */
1872                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
1873                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1874                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
1875                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1876                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1877                         trace_set_migration_pte(pvmw.address, pte_val(swp_pte),
1878                                                 compound_order(&folio->page));
1879                         /*
1880                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1881                          * against the special swap migration pte.
1882                          *
1883                          * The assignment to subpage above was computed from a
1884                          * swap PTE which results in an invalid pointer.
1885                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1886                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1887                          * changed when hugepage migrations to device private
1888                          * memory are supported.
1889                          */
1890                         subpage = &folio->page;
1891                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
1892                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1893                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1894                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1895                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1896                                                      pvmw.pte, pteval,
1897                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1898                         } else {
1899                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1900                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1901                         }
1902
1903                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1904                         /*
1905                          * The guest indicated that the page content is of no
1906                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1907                          * will take care of the rest.
1908                          * A future reference will then fault in a new zero
1909                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1910                          * this page though, as its main user (postcopy
1911                          * migration) will not expect userfaults on already
1912                          * copied pages.
1913                          */
1914                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1915                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1916                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1917                                                       address + PAGE_SIZE);
1918                 } else {
1919                         swp_entry_t entry;
1920                         pte_t swp_pte;
1921
1922                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1923                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1924                                 ret = false;
1925                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1926                                 break;
1927                         }
1928
1929                         /*
1930                          * Store the pfn of the page in a special migration
1931                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1932                          * pte is removed and then restart fault handling.
1933                          */
1934                         if (pte_write(pteval))
1935                                 entry = make_writable_migration_entry(
1936                                                         page_to_pfn(subpage));
1937                         else
1938                                 entry = make_readable_migration_entry(
1939                                                         page_to_pfn(subpage));
1940
1941                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1942                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1943                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1944                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1945                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1946                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1947                         trace_set_migration_pte(address, pte_val(swp_pte),
1948                                                 compound_order(&folio->page));
1949                         /*
1950                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1951                          * against the special swap migration pte.
1952                          */
1953                 }
1954
1955                 /*
1956                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1957                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1958                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1959                  *
1960                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1961                  */
1962                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1963                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1964                         mlock_page_drain_local();
1965                 folio_put(folio);
1966         }
1967
1968         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1969
1970         return ret;
1971 }
1972
1973 /**
1974  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
1975  * @folio: the folio to replace page table entries for
1976  * @flags: action and flags
1977  *
1978  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
1979  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
1980  */
1981 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1982 {
1983         struct rmap_walk_control rwc = {
1984                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
1985                 .arg = (void *)flags,
1986                 .done = page_not_mapped,
1987                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1988         };
1989
1990         /*
1991          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
1992          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
1993          */
1994         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
1995                                         TTU_SYNC)))
1996                 return;
1997
1998         if (folio_is_zone_device(folio) && !folio_is_device_private(folio))
1999                 return;
2000
2001         /*
2002          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
2003          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
2004          * page tables leading to a race where migration cannot
2005          * find the migration ptes. Rather than increasing the
2006          * locking requirements of exec(), migration skips
2007          * temporary VMAs until after exec() completes.
2008          */
2009         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
2010                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
2011
2012         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
2013                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
2014         else
2015                 rmap_walk(folio, &rwc);
2016 }
2017
2018 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2019 struct make_exclusive_args {
2020         struct mm_struct *mm;
2021         unsigned long address;
2022         void *owner;
2023         bool valid;
2024 };
2025
2026 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2027                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2028 {
2029         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2030         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2031         struct make_exclusive_args *args = priv;
2032         pte_t pteval;
2033         struct page *subpage;
2034         bool ret = true;
2035         struct mmu_notifier_range range;
2036         swp_entry_t entry;
2037         pte_t swp_pte;
2038
2039         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2040                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2041                                       address + folio_size(folio)),
2042                                       args->owner);
2043         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2044
2045         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2046                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2047                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2048
2049                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2050                         ret = false;
2051                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2052                         break;
2053                 }
2054
2055                 subpage = folio_page(folio,
2056                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
2057                 address = pvmw.address;
2058
2059                 /* Nuke the page table entry. */
2060                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2061                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2062
2063                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2064                 if (pte_dirty(pteval))
2065                         folio_mark_dirty(folio);
2066
2067                 /*
2068                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2069                  * address.
2070                  */
2071                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2072                     pte_write(pteval))
2073                         args->valid = true;
2074
2075                 /*
2076                  * Store the pfn of the page in a special migration
2077                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2078                  * pte is removed and then restart fault handling.
2079                  */
2080                 if (pte_write(pteval))
2081                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2082                                                         page_to_pfn(subpage));
2083                 else
2084                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2085                                                         page_to_pfn(subpage));
2086                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2087                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2088                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2089                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2090                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2091
2092                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2093
2094                 /*
2095                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2096                  * been removed, so shouldn't take another.
2097                  */
2098                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2099         }
2100
2101         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2102
2103         return ret;
2104 }
2105
2106 /**
2107  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2108  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2109  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2110  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2111  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2112  *
2113  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2114  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2115  * grant a device exclusive access to the folio.
2116  *
2117  * Context: Caller must hold the folio lock.
2118  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2119  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2120  */
2121 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2122                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2123 {
2124         struct make_exclusive_args args = {
2125                 .mm = mm,
2126                 .address = address,
2127                 .owner = owner,
2128                 .valid = false,
2129         };
2130         struct rmap_walk_control rwc = {
2131                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2132                 .done = page_not_mapped,
2133                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2134                 .arg = &args,
2135         };
2136
2137         /*
2138          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2139          * issues.
2140          */
2141         if (!folio_test_anon(folio))
2142                 return false;
2143
2144         rmap_walk(folio, &rwc);
2145
2146         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2147 }
2148
2149 /**
2150  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2151  * @mm: mm_struct of assoicated target process
2152  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2153  * @end: end address of region
2154  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2155  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2156  *
2157  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2158  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2159  *
2160  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2161  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2162  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2163  * calling MMU notifiers.
2164  *
2165  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2166  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2167  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2168  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2169  */
2170 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2171                                 unsigned long end, struct page **pages,
2172                                 void *owner)
2173 {
2174         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2175         long i;
2176
2177         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2178                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2179                                        pages, NULL, NULL);
2180         if (npages < 0)
2181                 return npages;
2182
2183         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2184                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2185                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2186                         folio_put(folio);
2187                         pages[i] = NULL;
2188                         continue;
2189                 }
2190
2191                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2192                         folio_unlock(folio);
2193                         folio_put(folio);
2194                         pages[i] = NULL;
2195                 }
2196         }
2197
2198         return npages;
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2201 #endif
2202
2203 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2204 {
2205         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2206
2207         anon_vma_free(anon_vma);
2208         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2209                 anon_vma_free(root);
2210 }
2211
2212 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2213                                         const struct rmap_walk_control *rwc)
2214 {
2215         struct anon_vma *anon_vma;
2216
2217         if (rwc->anon_lock)
2218                 return rwc->anon_lock(folio);
2219
2220         /*
2221          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2222          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2223          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2224          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2225          */
2226         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2227         if (!anon_vma)
2228                 return NULL;
2229
2230         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2231         return anon_vma;
2232 }
2233
2234 /*
2235  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2236  * rmap method
2237  * @page: the page to be handled
2238  * @rwc: control variable according to each walk type
2239  *
2240  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2241  * contained in the anon_vma struct it points to.
2242  */
2243 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2244                 const struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2245 {
2246         struct anon_vma *anon_vma;
2247         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2248         struct anon_vma_chain *avc;
2249
2250         if (locked) {
2251                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2252                 /* anon_vma disappear under us? */
2253                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2254         } else {
2255                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2256         }
2257         if (!anon_vma)
2258                 return;
2259
2260         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2261         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2262         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2263                         pgoff_start, pgoff_end) {
2264                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2265                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2266
2267                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2268                 cond_resched();
2269
2270                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2271                         continue;
2272
2273                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2274                         break;
2275                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2276                         break;
2277         }
2278
2279         if (!locked)
2280                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2285  * @page: the page to be handled
2286  * @rwc: control variable according to each walk type
2287  *
2288  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2289  * contained in the address_space struct it points to.
2290  */
2291 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2292                 const struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2293 {
2294         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2295         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2296         struct vm_area_struct *vma;
2297
2298         /*
2299          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2300          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2301          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2302          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2303          */
2304         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2305
2306         if (!mapping)
2307                 return;
2308
2309         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2310         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2311         if (!locked)
2312                 i_mmap_lock_read(mapping);
2313         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2314                         pgoff_start, pgoff_end) {
2315                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2316
2317                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2318                 cond_resched();
2319
2320                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2321                         continue;
2322
2323                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2324                         goto done;
2325                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2326                         goto done;
2327         }
2328
2329 done:
2330         if (!locked)
2331                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2332 }
2333
2334 void rmap_walk(struct folio *folio, const struct rmap_walk_control *rwc)
2335 {
2336         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2337                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2338         else if (folio_test_anon(folio))
2339                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2340         else
2341                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2342 }
2343
2344 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2345 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, const struct rmap_walk_control *rwc)
2346 {
2347         /* no ksm support for now */
2348         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2349         if (folio_test_anon(folio))
2350                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2351         else
2352                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2353 }
2354
2355 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2356 /*
2357  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2358  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2359  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2360  */
2361 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
2362                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2363 {
2364         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2365         int first;
2366
2367         BUG_ON(!PageLocked(page));
2368         BUG_ON(!anon_vma);
2369         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2370         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2371         if (first)
2372                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
2373 }
2374
2375 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2376                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2377 {
2378         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2379         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2380         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
2381
2382         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2383 }
2384 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */