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 <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem
  25  *
  26  * When a page fault occurs in writing from user to file, down_read
  27  * of mmap_sem nests within i_mutex; in sys_msync, i_mutex nests within
  28  * down_read of mmap_sem; i_mutex and down_write of mmap_sem are never
  29  * taken together; in truncation, i_mutex is taken outermost.
  30  *
  31  * mm->mmap_sem
  32  *   page->flags PG_locked (lock_page)
  33  *     mapping->i_mmap_lock
  34  *       anon_vma->lock
  35  *         mm->page_table_lock or pte_lock
  36  *           zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  37  *           swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  38  *             mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  39  *             mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  40  *             inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
  41  *               sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
  42  *               mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
  43  *                         in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
  44  *                         within inode_lock in __sync_single_inode)
  45  */
  46
  47 #include <linux/mm.h>
  48 #include <linux/pagemap.h>
  49 #include <linux/swap.h>
  50 #include <linux/swapops.h>
  51 #include <linux/slab.h>
  52 #include <linux/init.h>
  53 #include <linux/rmap.h>
  54 #include <linux/rcupdate.h>
  55 #include <linux/module.h>
  56
  57 #include <asm/tlbflush.h>
  58
  59 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
  60
  61 static inline void validate_anon_vma(struct vm_area_struct *find_vma)
  62 {
  63 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  64         struct anon_vma *anon_vma = find_vma->anon_vma;
  65         struct vm_area_struct *vma;
  66         unsigned int mapcount = 0;
  67         int found = 0;
  68
  69         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
  70                 mapcount++;
  71                 BUG_ON(mapcount > 100000);
  72                 if (vma == find_vma)
  73                         found = 1;
  74         }
  75         BUG_ON(!found);
  76 #endif
  77 }
  78
  79 /* This must be called under the mmap_sem. */
  80 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  81 {
  82         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  83
  84         might_sleep();
  85         if (unlikely(!anon_vma)) {
  86                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  87                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  88
  89                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  90                 if (anon_vma) {
  91                         allocated = NULL;
  92                         locked = anon_vma;
  93                         spin_lock(&locked->lock);
  94                 } else {
  95                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  96                         if (unlikely(!anon_vma))
  97                                 return -ENOMEM;
  98                         allocated = anon_vma;
  99                         locked = NULL;
 100                 }
 101
 102                 /* page_table_lock to protect against threads */
 103                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 104                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
 105                         vma->anon_vma = anon_vma;
 106                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 107                         allocated = NULL;
 108                 }
 109                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 110
 111                 if (locked)
 112                         spin_unlock(&locked->lock);
 113                 if (unlikely(allocated))
 114                         anon_vma_free(allocated);
 115         }
 116         return 0;
 117 }
 118
 119 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
 120 {
 121         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 122         list_del(&next->anon_vma_node);
 123 }
 124
 125 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 126 {
 127         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 128
 129         if (anon_vma) {
 130                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 131                 validate_anon_vma(vma);
 132         }
 133 }
 134
 135 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 136 {
 137         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 138
 139         if (anon_vma) {
 140                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 141                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 142                 validate_anon_vma(vma);
 143                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 144         }
 145 }
 146
 147 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 148 {
 149         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 150         int empty;
 151
 152         if (!anon_vma)
 153                 return;
 154
 155         spin_lock(&anon_vma->lock);
 156         validate_anon_vma(vma);
 157         list_del(&vma->anon_vma_node);
 158
 159         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 160         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 161         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 162
 163         if (empty)
 164                 anon_vma_free(anon_vma);
 165 }
 166
 167 static void anon_vma_ctor(void *data, struct kmem_cache *cachep,
 168                           unsigned long flags)
 169 {
 170         if ((flags & (SLAB_CTOR_VERIFY|SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)) ==
 171                                                 SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR) {
 172                 struct anon_vma *anon_vma = data;
 173
 174                 spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 175                 INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 176         }
 177 }
 178
 179 void __init anon_vma_init(void)
 180 {
 181         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 182                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor, NULL);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 187  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 188  */
 189 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 190 {
 191         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 192         unsigned long anon_mapping;
 193
 194         rcu_read_lock();
 195         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 196         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 197                 goto out;
 198         if (!page_mapped(page))
 199                 goto out;
 200
 201         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 202         spin_lock(&anon_vma->lock);
 203 out:
 204         rcu_read_unlock();
 205         return anon_vma;
 206 }
 207
 208 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 209 /*
 210  * Remove an anonymous page from swap replacing the swap pte's
 211  * through real pte's pointing to valid pages and then releasing
 212  * the page from the swap cache.
 213  *
 214  * Must hold page lock on page and mmap_sem of one vma that contains
 215  * the page.
 216  */
 217 void remove_from_swap(struct page *page)
 218 {
 219         struct anon_vma *anon_vma;
 220         struct vm_area_struct *vma;
 221         unsigned long mapping;
 222
 223         if (!PageSwapCache(page))
 224                 return;
 225
 226         mapping = (unsigned long)page->mapping;
 227
 228         if (!mapping || (mapping & PAGE_MAPPING_ANON) == 0)
 229                 return;
 230
 231         /*
 232          * We hold the mmap_sem lock. So no need to call page_lock_anon_vma.
 233          */
 234         anon_vma = (struct anon_vma *) (mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 235         spin_lock(&anon_vma->lock);
 236
 237         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node)
 238                 remove_vma_swap(vma, page);
 239
 240         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 241         delete_from_swap_cache(page);
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(remove_from_swap);
 244 #endif
 245
 246 /*
 247  * At what user virtual address is page expected in vma?
 248  */
 249 static inline unsigned long
 250 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 251 {
 252         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 253         unsigned long address;
 254
 255         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 256         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 257                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
 258                 BUG_ON(!PageAnon(page));
 259                 return -EFAULT;
 260         }
 261         return address;
 262 }
 263
 264 /*
 265  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 266  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 267  */
 268 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 269 {
 270         if (PageAnon(page)) {
 271                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 272                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 273                         return -EFAULT;
 274         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 275                 if (!vma->vm_file ||
 276                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 277                         return -EFAULT;
 278         } else
 279                 return -EFAULT;
 280         return vma_address(page, vma);
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 285  *
 286  * On success returns with pte mapped and locked.
 287  */
 288 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 289                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 290 {
 291         pgd_t *pgd;
 292         pud_t *pud;
 293         pmd_t *pmd;
 294         pte_t *pte;
 295         spinlock_t *ptl;
 296
 297         pgd = pgd_offset(mm, address);
 298         if (!pgd_present(*pgd))
 299                 return NULL;
 300
 301         pud = pud_offset(pgd, address);
 302         if (!pud_present(*pud))
 303                 return NULL;
 304
 305         pmd = pmd_offset(pud, address);
 306         if (!pmd_present(*pmd))
 307                 return NULL;
 308
 309         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 310         /* Make a quick check before getting the lock */
 311         if (!pte_present(*pte)) {
 312                 pte_unmap(pte);
 313                 return NULL;
 314         }
 315
 316         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 317         spin_lock(ptl);
 318         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 319                 *ptlp = ptl;
 320                 return pte;
 321         }
 322         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 323         return NULL;
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 328  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 329  */
 330 static int page_referenced_one(struct page *page,
 331         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 332 {
 333         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 334         unsigned long address;
 335         pte_t *pte;
 336         spinlock_t *ptl;
 337         int referenced = 0;
 338
 339         address = vma_address(page, vma);
 340         if (address == -EFAULT)
 341                 goto out;
 342
 343         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 344         if (!pte)
 345                 goto out;
 346
 347         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 348                 referenced++;
 349
 350         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 351            swap token and is in the middle of a page fault. */
 352         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 353                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 354                 referenced++;
 355
 356         (*mapcount)--;
 357         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 358 out:
 359         return referenced;
 360 }
 361
 362 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 363 {
 364         unsigned int mapcount;
 365         struct anon_vma *anon_vma;
 366         struct vm_area_struct *vma;
 367         int referenced = 0;
 368
 369         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 370         if (!anon_vma)
 371                 return referenced;
 372
 373         mapcount = page_mapcount(page);
 374         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 375                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 376                 if (!mapcount)
 377                         break;
 378         }
 379         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 380         return referenced;
 381 }
 382
 383 /**
 384  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 385  * @page: the page we're checking references on.
 386  *
 387  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 388  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 389  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 390  * of references it found.
 391  *
 392  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 393  */
 394 static int page_referenced_file(struct page *page)
 395 {
 396         unsigned int mapcount;
 397         struct address_space *mapping = page->mapping;
 398         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 399         struct vm_area_struct *vma;
 400         struct prio_tree_iter iter;
 401         int referenced = 0;
 402
 403         /*
 404          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 405          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 406          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 407          */
 408         BUG_ON(PageAnon(page));
 409
 410         /*
 411          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 412          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 413          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 414          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 415          */
 416         BUG_ON(!PageLocked(page));
 417
 418         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 419
 420         /*
 421          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 422          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 423          */
 424         mapcount = page_mapcount(page);
 425
 426         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 427                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 428                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 429                         referenced++;
 430                         break;
 431                 }
 432                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 433                 if (!mapcount)
 434                         break;
 435         }
 436
 437         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 438         return referenced;
 439 }
 440
 441 /**
 442  * page_referenced - test if the page was referenced
 443  * @page: the page to test
 444  * @is_locked: caller holds lock on the page
 445  *
 446  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 447  * returns the number of ptes which referenced the page.
 448  */
 449 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 450 {
 451         int referenced = 0;
 452
 453         if (page_test_and_clear_young(page))
 454                 referenced++;
 455
 456         if (TestClearPageReferenced(page))
 457                 referenced++;
 458
 459         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 460                 if (PageAnon(page))
 461                         referenced += page_referenced_anon(page);
 462                 else if (is_locked)
 463                         referenced += page_referenced_file(page);
 464                 else if (TestSetPageLocked(page))
 465                         referenced++;
 466                 else {
 467                         if (page->mapping)
 468                                 referenced += page_referenced_file(page);
 469                         unlock_page(page);
 470                 }
 471         }
 472         return referenced;
 473 }
 474
 475 /**
 476  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 477  * @page:       the page to add the mapping to
 478  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 479  * @address:    the user virtual address mapped
 480  */
 481 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 482         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 483 {
 484         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 485
 486         BUG_ON(!anon_vma);
 487         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 488         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 489
 490         page->index = linear_page_index(vma, address);
 491
 492         /*
 493          * nr_mapped state can be updated without turning off
 494          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 495          */
 496         __inc_page_state(nr_mapped);
 497 }
 498
 499 /**
 500  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 501  * @page:       the page to add the mapping to
 502  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 503  * @address:    the user virtual address mapped
 504  *
 505  * The caller needs to hold the pte lock.
 506  */
 507 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 508         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 509 {
 510         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 511                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 512         /* else checking page index and mapping is racy */
 513 }
 514
 515 /*
 516  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 517  * @page:       the page to add the mapping to
 518  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 519  * @address:    the user virtual address mapped
 520  *
 521  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 522  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 523  */
 524 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 525         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 526 {
 527         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 528         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 529 }
 530
 531 /**
 532  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 533  * @page: the page to add the mapping to
 534  *
 535  * The caller needs to hold the pte lock.
 536  */
 537 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 538 {
 539         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 540                 __inc_page_state(nr_mapped);
 541 }
 542
 543 /**
 544  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 545  * @page: page to remove mapping from
 546  *
 547  * The caller needs to hold the pte lock.
 548  */
 549 void page_remove_rmap(struct page *page)
 550 {
 551         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 552 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 553                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 554                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 555                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 556                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 557                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 558                 }
 559 #endif
 560                 BUG_ON(page_mapcount(page) < 0);
 561                 /*
 562                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 563                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 564                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 565                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 566                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 567                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 568                  * faster for those pages still in swapcache.
 569                  */
 570                 if (page_test_and_clear_dirty(page))
 571                         set_page_dirty(page);
 572                 __dec_page_state(nr_mapped);
 573         }
 574 }
 575
 576 /*
 577  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 578  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 579  */
 580 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 581                                 int migration)
 582 {
 583         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 584         unsigned long address;
 585         pte_t *pte;
 586         pte_t pteval;
 587         spinlock_t *ptl;
 588         int ret = SWAP_AGAIN;
 589
 590         address = vma_address(page, vma);
 591         if (address == -EFAULT)
 592                 goto out;
 593
 594         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 595         if (!pte)
 596                 goto out;
 597
 598         /*
 599          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 600          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 601          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 602          */
 603         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 604                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)
 605                                 && !migration)) {
 606                 ret = SWAP_FAIL;
 607                 goto out_unmap;
 608         }
 609
 610         /* Nuke the page table entry. */
 611         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 612         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 613
 614         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 615         if (pte_dirty(pteval))
 616                 set_page_dirty(page);
 617
 618         /* Update high watermark before we lower rss */
 619         update_hiwater_rss(mm);
 620
 621         if (PageAnon(page)) {
 622                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 623
 624                 if (PageSwapCache(page)) {
 625                         /*
 626                          * Store the swap location in the pte.
 627                          * See handle_pte_fault() ...
 628                          */
 629                         swap_duplicate(entry);
 630                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 631                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 632                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 633                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 634                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 635                         }
 636                 } else {
 637                         /*
 638                          * Store the pfn of the page in a special migration
 639                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 640                          * pte is removed and then restart fault handling.
 641                          */
 642                         BUG_ON(!migration);
 643                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 644                 }
 645                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 646                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 647                 dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 648         } else
 649                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 650
 651         page_remove_rmap(page);
 652         page_cache_release(page);
 653
 654 out_unmap:
 655         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 656 out:
 657         return ret;
 658 }
 659
 660 /*
 661  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 662  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 663  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 664  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 665  *
 666  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 667  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 668  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 669  * around the vma's virtual address space.
 670  *
 671  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 672  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 673  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 674  *
 675  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 676  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 677  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 678  */
 679 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 680 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 681
 682 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 683         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 684 {
 685         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 686         pgd_t *pgd;
 687         pud_t *pud;
 688         pmd_t *pmd;
 689         pte_t *pte;
 690         pte_t pteval;
 691         spinlock_t *ptl;
 692         struct page *page;
 693         unsigned long address;
 694         unsigned long end;
 695
 696         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 697         end = address + CLUSTER_SIZE;
 698         if (address < vma->vm_start)
 699                 address = vma->vm_start;
 700         if (end > vma->vm_end)
 701                 end = vma->vm_end;
 702
 703         pgd = pgd_offset(mm, address);
 704         if (!pgd_present(*pgd))
 705                 return;
 706
 707         pud = pud_offset(pgd, address);
 708         if (!pud_present(*pud))
 709                 return;
 710
 711         pmd = pmd_offset(pud, address);
 712         if (!pmd_present(*pmd))
 713                 return;
 714
 715         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 716
 717         /* Update high watermark before we lower rss */
 718         update_hiwater_rss(mm);
 719
 720         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 721                 if (!pte_present(*pte))
 722                         continue;
 723                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 724                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 725
 726                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 727                         continue;
 728
 729                 /* Nuke the page table entry. */
 730                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 731                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 732
 733                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 734                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 735                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 736
 737                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 738                 if (pte_dirty(pteval))
 739                         set_page_dirty(page);
 740
 741                 page_remove_rmap(page);
 742                 page_cache_release(page);
 743                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 744                 (*mapcount)--;
 745         }
 746         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 747 }
 748
 749 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 750 {
 751         struct anon_vma *anon_vma;
 752         struct vm_area_struct *vma;
 753         int ret = SWAP_AGAIN;
 754
 755         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 756         if (!anon_vma)
 757                 return ret;
 758
 759         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 760                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 761                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 762                         break;
 763         }
 764         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 765         return ret;
 766 }
 767
 768 /**
 769  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 770  * @page: the page to unmap
 771  *
 772  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 773  * contained in the address_space struct it points to.
 774  *
 775  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 776  */
 777 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 778 {
 779         struct address_space *mapping = page->mapping;
 780         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 781         struct vm_area_struct *vma;
 782         struct prio_tree_iter iter;
 783         int ret = SWAP_AGAIN;
 784         unsigned long cursor;
 785         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 786         unsigned long max_nl_size = 0;
 787         unsigned int mapcount;
 788
 789         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 790         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 791                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 792                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 793                         goto out;
 794         }
 795
 796         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 797                 goto out;
 798
 799         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 800                                                 shared.vm_set.list) {
 801                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 802                         continue;
 803                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 804                 if (cursor > max_nl_cursor)
 805                         max_nl_cursor = cursor;
 806                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 807                 if (cursor > max_nl_size)
 808                         max_nl_size = cursor;
 809         }
 810
 811         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 812                 ret = SWAP_FAIL;
 813                 goto out;
 814         }
 815
 816         /*
 817          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 818          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 819          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 820          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 821          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 822          */
 823         mapcount = page_mapcount(page);
 824         if (!mapcount)
 825                 goto out;
 826         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 827
 828         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 829         if (max_nl_cursor == 0)
 830                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 831
 832         do {
 833                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 834                                                 shared.vm_set.list) {
 835                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 836                                 continue;
 837                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 838                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 839                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 840                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 841                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 842                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 843                                 if ((int)mapcount <= 0)
 844                                         goto out;
 845                         }
 846                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 847                 }
 848                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 849                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 850         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 851
 852         /*
 853          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 854          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 855          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 856          */
 857         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 858                 vma->vm_private_data = NULL;
 859 out:
 860         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 861         return ret;
 862 }
 863
 864 /**
 865  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 866  * @page: the page to get unmapped
 867  *
 868  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 869  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 870  * Return values are:
 871  *
 872  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 873  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 874  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 875  */
 876 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 877 {
 878         int ret;
 879
 880         BUG_ON(!PageLocked(page));
 881
 882         if (PageAnon(page))
 883                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 884         else
 885                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 886
 887         if (!page_mapped(page))
 888                 ret = SWAP_SUCCESS;
 889         return ret;
 890 }
 891