mm anon rmap: replace same_anon_vma linked list with an interval tree.
[pandora-kernel.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61
62 #include "internal.h"
63
64 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
65 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
66
67 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
68 {
69         struct anon_vma *anon_vma;
70
71         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
72         if (anon_vma) {
73                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
74                 /*
75                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
76                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
77                  */
78                 anon_vma->root = anon_vma;
79         }
80
81         return anon_vma;
82 }
83
84 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
85 {
86         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
87
88         /*
89          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
90          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
91          * freed.
92          *
93          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
94          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
95          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
96          *
97          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
98          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
99          *   LOCK                                 MB
100          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
101          *
102          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
103          * happen _before_ what follows.
104          */
105         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
106                 anon_vma_lock(anon_vma);
107                 anon_vma_unlock(anon_vma);
108         }
109
110         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
111 }
112
113 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
114 {
115         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
116 }
117
118 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
119 {
120         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
121 }
122
123 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
124                                 struct anon_vma_chain *avc,
125                                 struct anon_vma *anon_vma)
126 {
127         avc->vma = vma;
128         avc->anon_vma = anon_vma;
129         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
130         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
131 }
132
133 /**
134  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
135  * @vma: the memory region in question
136  *
137  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
138  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
139  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
140  *
141  * The common case will be that we already have one, but if
142  * not we either need to find an adjacent mapping that we
143  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
144  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
145  * allocate a new one.
146  *
147  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
148  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
149  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
150  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
151  * anon_vma isn't actually destroyed).
152  *
153  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
154  * for the new allocation. At the same time, we do not want
155  * to do any locking for the common case of already having
156  * an anon_vma.
157  *
158  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
159  */
160 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
161 {
162         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
163         struct anon_vma_chain *avc;
164
165         might_sleep();
166         if (unlikely(!anon_vma)) {
167                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
168                 struct anon_vma *allocated;
169
170                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
171                 if (!avc)
172                         goto out_enomem;
173
174                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
175                 allocated = NULL;
176                 if (!anon_vma) {
177                         anon_vma = anon_vma_alloc();
178                         if (unlikely(!anon_vma))
179                                 goto out_enomem_free_avc;
180                         allocated = anon_vma;
181                 }
182
183                 anon_vma_lock(anon_vma);
184                 /* page_table_lock to protect against threads */
185                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
186                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
187                         vma->anon_vma = anon_vma;
188                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
189                         allocated = NULL;
190                         avc = NULL;
191                 }
192                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
193                 anon_vma_unlock(anon_vma);
194
195                 if (unlikely(allocated))
196                         put_anon_vma(allocated);
197                 if (unlikely(avc))
198                         anon_vma_chain_free(avc);
199         }
200         return 0;
201
202  out_enomem_free_avc:
203         anon_vma_chain_free(avc);
204  out_enomem:
205         return -ENOMEM;
206 }
207
208 /*
209  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
210  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
211  * have the same vma.
212  *
213  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
214  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
215  */
216 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
217 {
218         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
219         if (new_root != root) {
220                 if (WARN_ON_ONCE(root))
221                         mutex_unlock(&root->mutex);
222                 root = new_root;
223                 mutex_lock(&root->mutex);
224         }
225         return root;
226 }
227
228 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
229 {
230         if (root)
231                 mutex_unlock(&root->mutex);
232 }
233
234 /*
235  * Attach the anon_vmas from src to dst.
236  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
237  */
238 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
239 {
240         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
241         struct anon_vma *root = NULL;
242
243         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
244                 struct anon_vma *anon_vma;
245
246                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
247                 if (unlikely(!avc)) {
248                         unlock_anon_vma_root(root);
249                         root = NULL;
250                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
251                         if (!avc)
252                                 goto enomem_failure;
253                 }
254                 anon_vma = pavc->anon_vma;
255                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
256                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
257         }
258         unlock_anon_vma_root(root);
259         return 0;
260
261  enomem_failure:
262         unlink_anon_vmas(dst);
263         return -ENOMEM;
264 }
265
266 /*
267  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
268  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
269  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
270  */
271 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
272 {
273         struct anon_vma_chain *avc;
274         struct anon_vma *anon_vma;
275
276         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
277         if (!pvma->anon_vma)
278                 return 0;
279
280         /*
281          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
282          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
283          */
284         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
285                 return -ENOMEM;
286
287         /* Then add our own anon_vma. */
288         anon_vma = anon_vma_alloc();
289         if (!anon_vma)
290                 goto out_error;
291         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
292         if (!avc)
293                 goto out_error_free_anon_vma;
294
295         /*
296          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
297          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
298          */
299         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
300         /*
301          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
302          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
303          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
304          */
305         get_anon_vma(anon_vma->root);
306         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
307         vma->anon_vma = anon_vma;
308         anon_vma_lock(anon_vma);
309         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
310         anon_vma_unlock(anon_vma);
311
312         return 0;
313
314  out_error_free_anon_vma:
315         put_anon_vma(anon_vma);
316  out_error:
317         unlink_anon_vmas(vma);
318         return -ENOMEM;
319 }
320
321 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
322 {
323         struct anon_vma_chain *avc, *next;
324         struct anon_vma *root = NULL;
325
326         /*
327          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
328          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
329          */
330         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
331                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
332
333                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
334                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
335
336                 /*
337                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
338                  * to free them outside the lock.
339                  */
340                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
341                         continue;
342
343                 list_del(&avc->same_vma);
344                 anon_vma_chain_free(avc);
345         }
346         unlock_anon_vma_root(root);
347
348         /*
349          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
350          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
351          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
352          */
353         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
354                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
355
356                 put_anon_vma(anon_vma);
357
358                 list_del(&avc->same_vma);
359                 anon_vma_chain_free(avc);
360         }
361 }
362
363 static void anon_vma_ctor(void *data)
364 {
365         struct anon_vma *anon_vma = data;
366
367         mutex_init(&anon_vma->mutex);
368         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
369         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
370 }
371
372 void __init anon_vma_init(void)
373 {
374         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
375                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
376         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
377 }
378
379 /*
380  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
381  *
382  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
383  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
384  * have been relevant to this page.
385  *
386  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
387  * returned may already be freed (and even reused).
388  *
389  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
390  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
391  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
392  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
393  *
394  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
395  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
396  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
397  *
398  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
399  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
400  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
401  */
402 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
403 {
404         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
405         unsigned long anon_mapping;
406
407         rcu_read_lock();
408         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
409         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
410                 goto out;
411         if (!page_mapped(page))
412                 goto out;
413
414         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
415         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
416                 anon_vma = NULL;
417                 goto out;
418         }
419
420         /*
421          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
422          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
423          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
424          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
425          * above cannot corrupt).
426          */
427         if (!page_mapped(page)) {
428                 put_anon_vma(anon_vma);
429                 anon_vma = NULL;
430         }
431 out:
432         rcu_read_unlock();
433
434         return anon_vma;
435 }
436
437 /*
438  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
439  *
440  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
441  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
442  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
443  */
444 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
445 {
446         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
447         struct anon_vma *root_anon_vma;
448         unsigned long anon_mapping;
449
450         rcu_read_lock();
451         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
452         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
453                 goto out;
454         if (!page_mapped(page))
455                 goto out;
456
457         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
458         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
459         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
460                 /*
461                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
462                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
463                  * not go away, see anon_vma_free().
464                  */
465                 if (!page_mapped(page)) {
466                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
467                         anon_vma = NULL;
468                 }
469                 goto out;
470         }
471
472         /* trylock failed, we got to sleep */
473         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
474                 anon_vma = NULL;
475                 goto out;
476         }
477
478         if (!page_mapped(page)) {
479                 put_anon_vma(anon_vma);
480                 anon_vma = NULL;
481                 goto out;
482         }
483
484         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
485         rcu_read_unlock();
486         anon_vma_lock(anon_vma);
487
488         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
489                 /*
490                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
491                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
492                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
493                  */
494                 anon_vma_unlock(anon_vma);
495                 __put_anon_vma(anon_vma);
496                 anon_vma = NULL;
497         }
498
499         return anon_vma;
500
501 out:
502         rcu_read_unlock();
503         return anon_vma;
504 }
505
506 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
507 {
508         anon_vma_unlock(anon_vma);
509 }
510
511 /*
512  * At what user virtual address is page expected in @vma?
513  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
514  * within the range mapped the @vma.
515  */
516 inline unsigned long
517 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
518 {
519         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
520         unsigned long address;
521
522         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
523                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
524         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
525         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
526                 /* page should be within @vma mapping range */
527                 return -EFAULT;
528         }
529         return address;
530 }
531
532 /*
533  * At what user virtual address is page expected in vma?
534  * Caller should check the page is actually part of the vma.
535  */
536 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
537 {
538         if (PageAnon(page)) {
539                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
540                 /*
541                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
542                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
543                  */
544                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
545                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
546                         return -EFAULT;
547         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
548                 if (!vma->vm_file ||
549                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
550                         return -EFAULT;
551         } else
552                 return -EFAULT;
553         return vma_address(page, vma);
554 }
555
556 /*
557  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
558  *
559  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
560  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
561  * highly shared pages).
562  *
563  * On success returns with pte mapped and locked.
564  */
565 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
566                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
567 {
568         pgd_t *pgd;
569         pud_t *pud;
570         pmd_t *pmd;
571         pte_t *pte;
572         spinlock_t *ptl;
573
574         if (unlikely(PageHuge(page))) {
575                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
576                 ptl = &mm->page_table_lock;
577                 goto check;
578         }
579
580         pgd = pgd_offset(mm, address);
581         if (!pgd_present(*pgd))
582                 return NULL;
583
584         pud = pud_offset(pgd, address);
585         if (!pud_present(*pud))
586                 return NULL;
587
588         pmd = pmd_offset(pud, address);
589         if (!pmd_present(*pmd))
590                 return NULL;
591         if (pmd_trans_huge(*pmd))
592                 return NULL;
593
594         pte = pte_offset_map(pmd, address);
595         /* Make a quick check before getting the lock */
596         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
597                 pte_unmap(pte);
598                 return NULL;
599         }
600
601         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
602 check:
603         spin_lock(ptl);
604         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
605                 *ptlp = ptl;
606                 return pte;
607         }
608         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
609         return NULL;
610 }
611
612 /**
613  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
614  * @page: the page to test
615  * @vma: the VMA to test
616  *
617  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
618  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
619  * valid for normal file or anonymous VMAs.
620  */
621 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
622 {
623         unsigned long address;
624         pte_t *pte;
625         spinlock_t *ptl;
626
627         address = vma_address(page, vma);
628         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
629                 return 0;
630         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
631         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
632                 return 0;
633         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
634
635         return 1;
636 }
637
638 /*
639  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
640  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
641  */
642 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
643                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
644                         unsigned long *vm_flags)
645 {
646         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
647         int referenced = 0;
648
649         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
650                 pmd_t *pmd;
651
652                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
653                 /*
654                  * rmap might return false positives; we must filter
655                  * these out using page_check_address_pmd().
656                  */
657                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
658                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
659                 if (!pmd) {
660                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
661                         goto out;
662                 }
663
664                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
665                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
666                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
667                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
668                         goto out;
669                 }
670
671                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
672                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
673                         referenced++;
674                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
675         } else {
676                 pte_t *pte;
677                 spinlock_t *ptl;
678
679                 /*
680                  * rmap might return false positives; we must filter
681                  * these out using page_check_address().
682                  */
683                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
684                 if (!pte)
685                         goto out;
686
687                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
688                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
689                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
690                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
691                         goto out;
692                 }
693
694                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
695                         /*
696                          * Don't treat a reference through a sequentially read
697                          * mapping as such.  If the page has been used in
698                          * another mapping, we will catch it; if this other
699                          * mapping is already gone, the unmap path will have
700                          * set PG_referenced or activated the page.
701                          */
702                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
703                                 referenced++;
704                 }
705                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
706         }
707
708         (*mapcount)--;
709
710         if (referenced)
711                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
712 out:
713         return referenced;
714 }
715
716 static int page_referenced_anon(struct page *page,
717                                 struct mem_cgroup *memcg,
718                                 unsigned long *vm_flags)
719 {
720         unsigned int mapcount;
721         struct anon_vma *anon_vma;
722         pgoff_t pgoff;
723         struct anon_vma_chain *avc;
724         int referenced = 0;
725
726         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
727         if (!anon_vma)
728                 return referenced;
729
730         mapcount = page_mapcount(page);
731         pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
732         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
733                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
734                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
735                 if (address == -EFAULT)
736                         continue;
737                 /*
738                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
739                  * counting on behalf of references from different
740                  * cgroups
741                  */
742                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
743                         continue;
744                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
745                                                   &mapcount, vm_flags);
746                 if (!mapcount)
747                         break;
748         }
749
750         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
751         return referenced;
752 }
753
754 /**
755  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
756  * @page: the page we're checking references on.
757  * @memcg: target memory control group
758  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
759  *
760  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
761  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
762  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
763  * of references it found.
764  *
765  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
766  */
767 static int page_referenced_file(struct page *page,
768                                 struct mem_cgroup *memcg,
769                                 unsigned long *vm_flags)
770 {
771         unsigned int mapcount;
772         struct address_space *mapping = page->mapping;
773         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
774         struct vm_area_struct *vma;
775         int referenced = 0;
776
777         /*
778          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
779          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
780          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
781          */
782         BUG_ON(PageAnon(page));
783
784         /*
785          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
786          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
787          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
788          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
789          */
790         BUG_ON(!PageLocked(page));
791
792         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
793
794         /*
795          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
796          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
797          */
798         mapcount = page_mapcount(page);
799
800         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
801                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
802                 if (address == -EFAULT)
803                         continue;
804                 /*
805                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
806                  * counting on behalf of references from different
807                  * cgroups
808                  */
809                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
810                         continue;
811                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
812                                                   &mapcount, vm_flags);
813                 if (!mapcount)
814                         break;
815         }
816
817         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
818         return referenced;
819 }
820
821 /**
822  * page_referenced - test if the page was referenced
823  * @page: the page to test
824  * @is_locked: caller holds lock on the page
825  * @memcg: target memory cgroup
826  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
827  *
828  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
829  * returns the number of ptes which referenced the page.
830  */
831 int page_referenced(struct page *page,
832                     int is_locked,
833                     struct mem_cgroup *memcg,
834                     unsigned long *vm_flags)
835 {
836         int referenced = 0;
837         int we_locked = 0;
838
839         *vm_flags = 0;
840         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
841                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
842                         we_locked = trylock_page(page);
843                         if (!we_locked) {
844                                 referenced++;
845                                 goto out;
846                         }
847                 }
848                 if (unlikely(PageKsm(page)))
849                         referenced += page_referenced_ksm(page, memcg,
850                                                                 vm_flags);
851                 else if (PageAnon(page))
852                         referenced += page_referenced_anon(page, memcg,
853                                                                 vm_flags);
854                 else if (page->mapping)
855                         referenced += page_referenced_file(page, memcg,
856                                                                 vm_flags);
857                 if (we_locked)
858                         unlock_page(page);
859
860                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
861                         referenced++;
862         }
863 out:
864         return referenced;
865 }
866
867 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
868                             unsigned long address)
869 {
870         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
871         pte_t *pte;
872         spinlock_t *ptl;
873         int ret = 0;
874
875         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
876         if (!pte)
877                 goto out;
878
879         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
880                 pte_t entry;
881
882                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
883                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
884                 entry = pte_wrprotect(entry);
885                 entry = pte_mkclean(entry);
886                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
887                 ret = 1;
888         }
889
890         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
891 out:
892         return ret;
893 }
894
895 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
896 {
897         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
898         struct vm_area_struct *vma;
899         int ret = 0;
900
901         BUG_ON(PageAnon(page));
902
903         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
904         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
905                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
906                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
907                         if (address == -EFAULT)
908                                 continue;
909                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
910                 }
911         }
912         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
913         return ret;
914 }
915
916 int page_mkclean(struct page *page)
917 {
918         int ret = 0;
919
920         BUG_ON(!PageLocked(page));
921
922         if (page_mapped(page)) {
923                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
924                 if (mapping) {
925                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
926                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
927                                 ret = 1;
928                 }
929         }
930
931         return ret;
932 }
933 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
934
935 /**
936  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
937  * @page:       the page to move to our anon_vma
938  * @vma:        the vma the page belongs to
939  * @address:    the user virtual address mapped
940  *
941  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
942  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
943  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
944  * processes.
945  */
946 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
947         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
948 {
949         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
950
951         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
952         VM_BUG_ON(!anon_vma);
953         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
954
955         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
956         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
957 }
958
959 /**
960  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
961  * @page:       Page to add to rmap     
962  * @vma:        VM area to add page to.
963  * @address:    User virtual address of the mapping     
964  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
965  */
966 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
967         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
968 {
969         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
970
971         BUG_ON(!anon_vma);
972
973         if (PageAnon(page))
974                 return;
975
976         /*
977          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
978          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
979          * page mapping!
980          */
981         if (!exclusive)
982                 anon_vma = anon_vma->root;
983
984         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
985         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
986         page->index = linear_page_index(vma, address);
987 }
988
989 /**
990  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
991  * @page:       the page to add the mapping to
992  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
993  * @address:    the user virtual address mapped
994  */
995 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
996         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
997 {
998 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
999         /*
1000          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1001          * be set up correctly at this point.
1002          *
1003          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1004          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1005          * in which case the page is already known to be setup.
1006          *
1007          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1008          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1009          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1010          */
1011         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1012         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1013 #endif
1014 }
1015
1016 /**
1017  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1018  * @page:       the page to add the mapping to
1019  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1020  * @address:    the user virtual address mapped
1021  *
1022  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1023  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1024  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1025  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1026  */
1027 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1028         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1029 {
1030         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1035  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1036  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1037  */
1038 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1039         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1040 {
1041         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1042         if (first) {
1043                 if (!PageTransHuge(page))
1044                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1045                 else
1046                         __inc_zone_page_state(page,
1047                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1048         }
1049         if (unlikely(PageKsm(page)))
1050                 return;
1051
1052         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1053         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1054         if (first)
1055                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1056         else
1057                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1062  * @page:       the page to add the mapping to
1063  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1064  * @address:    the user virtual address mapped
1065  *
1066  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1067  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1068  * Page does not have to be locked.
1069  */
1070 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1071         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1072 {
1073         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1074         SetPageSwapBacked(page);
1075         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1076         if (!PageTransHuge(page))
1077                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1078         else
1079                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1080         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1081         if (page_evictable(page, vma))
1082                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1083         else
1084                 add_page_to_unevictable_list(page);
1085 }
1086
1087 /**
1088  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1089  * @page: the page to add the mapping to
1090  *
1091  * The caller needs to hold the pte lock.
1092  */
1093 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1094 {
1095         bool locked;
1096         unsigned long flags;
1097
1098         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1099         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1100                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1101                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1102         }
1103         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1104 }
1105
1106 /**
1107  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1108  * @page: page to remove mapping from
1109  *
1110  * The caller needs to hold the pte lock.
1111  */
1112 void page_remove_rmap(struct page *page)
1113 {
1114         bool anon = PageAnon(page);
1115         bool locked;
1116         unsigned long flags;
1117
1118         /*
1119          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1120          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1121          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1122          */
1123         if (!anon)
1124                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1125
1126         /* page still mapped by someone else? */
1127         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1128                 goto out;
1129
1130         /*
1131          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1132          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1133          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1134          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1135          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1136          */
1137         if ((!anon || PageSwapCache(page)) &&
1138             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1139                 set_page_dirty(page);
1140         /*
1141          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1142          * and not charged by memcg for now.
1143          */
1144         if (unlikely(PageHuge(page)))
1145                 goto out;
1146         if (anon) {
1147                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1148                 if (!PageTransHuge(page))
1149                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1150                 else
1151                         __dec_zone_page_state(page,
1152                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1153         } else {
1154                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1155                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1156         }
1157         /*
1158          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1159          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1160          * which increments mapcount after us but sets mapping
1161          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1162          * and remember that it's only reliable while mapped.
1163          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1164          * faster for those pages still in swapcache.
1165          */
1166 out:
1167         if (!anon)
1168                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1169 }
1170
1171 /*
1172  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1173  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1174  */
1175 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1176                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1177 {
1178         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1179         pte_t *pte;
1180         pte_t pteval;
1181         spinlock_t *ptl;
1182         int ret = SWAP_AGAIN;
1183
1184         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1185         if (!pte)
1186                 goto out;
1187
1188         /*
1189          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1190          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1191          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1192          */
1193         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1194                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1195                         goto out_mlock;
1196
1197                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1198                         goto out_unmap;
1199         }
1200         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1201                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1202                         ret = SWAP_FAIL;
1203                         goto out_unmap;
1204                 }
1205         }
1206
1207         /* Nuke the page table entry. */
1208         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1209         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1210
1211         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1212         if (pte_dirty(pteval))
1213                 set_page_dirty(page);
1214
1215         /* Update high watermark before we lower rss */
1216         update_hiwater_rss(mm);
1217
1218         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1219                 if (PageAnon(page))
1220                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1221                 else
1222                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1223                 set_pte_at(mm, address, pte,
1224                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1225         } else if (PageAnon(page)) {
1226                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1227
1228                 if (PageSwapCache(page)) {
1229                         /*
1230                          * Store the swap location in the pte.
1231                          * See handle_pte_fault() ...
1232                          */
1233                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1234                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1235                                 ret = SWAP_FAIL;
1236                                 goto out_unmap;
1237                         }
1238                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1239                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1240                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1241                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1242                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1243                         }
1244                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1245                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1246                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1247                         /*
1248                          * Store the pfn of the page in a special migration
1249                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1250                          * pte is removed and then restart fault handling.
1251                          */
1252                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1253                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1254                 }
1255                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1256                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1257         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1258                    (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1259                 /* Establish migration entry for a file page */
1260                 swp_entry_t entry;
1261                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1262                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1263         } else
1264                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1265
1266         page_remove_rmap(page);
1267         page_cache_release(page);
1268
1269 out_unmap:
1270         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1271 out:
1272         return ret;
1273
1274 out_mlock:
1275         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1276
1277
1278         /*
1279          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1280          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1281          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1282          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1283          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1284          * page is actually mlocked.
1285          */
1286         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1287                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1288                         mlock_vma_page(page);
1289                         ret = SWAP_MLOCK;
1290                 }
1291                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1292         }
1293         return ret;
1294 }
1295
1296 /*
1297  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1298  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1299  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1300  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1301  *
1302  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1303  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1304  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1305  * around the vma's virtual address space.
1306  *
1307  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1308  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1309  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1310  *
1311  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1312  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1313  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1314  *
1315  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1316  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1317  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1318  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1319  */
1320 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1321 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1322
1323 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1324                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1325 {
1326         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1327         pgd_t *pgd;
1328         pud_t *pud;
1329         pmd_t *pmd;
1330         pte_t *pte;
1331         pte_t pteval;
1332         spinlock_t *ptl;
1333         struct page *page;
1334         unsigned long address;
1335         unsigned long end;
1336         int ret = SWAP_AGAIN;
1337         int locked_vma = 0;
1338
1339         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1340         end = address + CLUSTER_SIZE;
1341         if (address < vma->vm_start)
1342                 address = vma->vm_start;
1343         if (end > vma->vm_end)
1344                 end = vma->vm_end;
1345
1346         pgd = pgd_offset(mm, address);
1347         if (!pgd_present(*pgd))
1348                 return ret;
1349
1350         pud = pud_offset(pgd, address);
1351         if (!pud_present(*pud))
1352                 return ret;
1353
1354         pmd = pmd_offset(pud, address);
1355         if (!pmd_present(*pmd))
1356                 return ret;
1357
1358         /*
1359          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1360          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1361          */
1362         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1363                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1364                 if (!locked_vma)
1365                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1366         }
1367
1368         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1369
1370         /* Update high watermark before we lower rss */
1371         update_hiwater_rss(mm);
1372
1373         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1374                 if (!pte_present(*pte))
1375                         continue;
1376                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1377                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1378
1379                 if (locked_vma) {
1380                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1381                         if (page == check_page)
1382                                 ret = SWAP_MLOCK;
1383                         continue;       /* don't unmap */
1384                 }
1385
1386                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1387                         continue;
1388
1389                 /* Nuke the page table entry. */
1390                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1391                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1392
1393                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1394                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1395                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1396
1397                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1398                 if (pte_dirty(pteval))
1399                         set_page_dirty(page);
1400
1401                 page_remove_rmap(page);
1402                 page_cache_release(page);
1403                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1404                 (*mapcount)--;
1405         }
1406         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1407         if (locked_vma)
1408                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1409         return ret;
1410 }
1411
1412 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1413 {
1414         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1415
1416         if (!maybe_stack)
1417                 return false;
1418
1419         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1420                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1421                 return true;
1422
1423         return false;
1424 }
1425
1426 /**
1427  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1428  * rmap method
1429  * @page: the page to unmap/unlock
1430  * @flags: action and flags
1431  *
1432  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1433  * contained in the anon_vma struct it points to.
1434  *
1435  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1436  * anonymous pages.
1437  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1438  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1439  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1440  * 'LOCKED.
1441  */
1442 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1443 {
1444         struct anon_vma *anon_vma;
1445         pgoff_t pgoff;
1446         struct anon_vma_chain *avc;
1447         int ret = SWAP_AGAIN;
1448
1449         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1450         if (!anon_vma)
1451                 return ret;
1452
1453         pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1454         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1455                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1456                 unsigned long address;
1457
1458                 /*
1459                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1460                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1461                  * page tables leading to a race where migration cannot
1462                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1463                  * locking requirements of exec(), migration skips
1464                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1465                  */
1466                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1467                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1468                         continue;
1469
1470                 address = vma_address(page, vma);
1471                 if (address == -EFAULT)
1472                         continue;
1473                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1474                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1475                         break;
1476         }
1477
1478         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1479         return ret;
1480 }
1481
1482 /**
1483  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1484  * @page: the page to unmap/unlock
1485  * @flags: action and flags
1486  *
1487  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1488  * contained in the address_space struct it points to.
1489  *
1490  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1491  * object-based pages.
1492  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1493  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1494  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1495  * 'LOCKED.
1496  */
1497 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1498 {
1499         struct address_space *mapping = page->mapping;
1500         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1501         struct vm_area_struct *vma;
1502         int ret = SWAP_AGAIN;
1503         unsigned long cursor;
1504         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1505         unsigned long max_nl_size = 0;
1506         unsigned int mapcount;
1507
1508         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1509         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1510                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1511                 if (address == -EFAULT)
1512                         continue;
1513                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1514                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1515                         goto out;
1516         }
1517
1518         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1519                 goto out;
1520
1521         /*
1522          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1523          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1524          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1525          */
1526         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1527                 goto out;
1528
1529         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1530                                                         shared.nonlinear) {
1531                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1532                 if (cursor > max_nl_cursor)
1533                         max_nl_cursor = cursor;
1534                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1535                 if (cursor > max_nl_size)
1536                         max_nl_size = cursor;
1537         }
1538
1539         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1540                 ret = SWAP_FAIL;
1541                 goto out;
1542         }
1543
1544         /*
1545          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1546          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1547          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1548          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1549          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1550          */
1551         mapcount = page_mapcount(page);
1552         if (!mapcount)
1553                 goto out;
1554         cond_resched();
1555
1556         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1557         if (max_nl_cursor == 0)
1558                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1559
1560         do {
1561                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1562                                                         shared.nonlinear) {
1563                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1564                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1565                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1566                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1567                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1568                                         ret = SWAP_MLOCK;
1569                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1570                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1571                                 if ((int)mapcount <= 0)
1572                                         goto out;
1573                         }
1574                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1575                 }
1576                 cond_resched();
1577                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1578         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1579
1580         /*
1581          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1582          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1583          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1584          */
1585         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1586                 vma->vm_private_data = NULL;
1587 out:
1588         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1589         return ret;
1590 }
1591
1592 /**
1593  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1594  * @page: the page to get unmapped
1595  * @flags: action and flags
1596  *
1597  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1598  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1599  * Return values are:
1600  *
1601  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1602  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1603  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1604  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1605  */
1606 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1607 {
1608         int ret;
1609
1610         BUG_ON(!PageLocked(page));
1611         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1612
1613         if (unlikely(PageKsm(page)))
1614                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1615         else if (PageAnon(page))
1616                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1617         else
1618                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1619         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1620                 ret = SWAP_SUCCESS;
1621         return ret;
1622 }
1623
1624 /**
1625  * try_to_munlock - try to munlock a page
1626  * @page: the page to be munlocked
1627  *
1628  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1629  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1630  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1631  *
1632  * Return values are:
1633  *
1634  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1635  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1636  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1637  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1638  */
1639 int try_to_munlock(struct page *page)
1640 {
1641         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1642
1643         if (unlikely(PageKsm(page)))
1644                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1645         else if (PageAnon(page))
1646                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1647         else
1648                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1649 }
1650
1651 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1652 {
1653         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1654
1655         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1656                 anon_vma_free(root);
1657
1658         anon_vma_free(anon_vma);
1659 }
1660
1661 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1662 /*
1663  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1664  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1665  */
1666 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1667                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1668 {
1669         struct anon_vma *anon_vma;
1670         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1671         struct anon_vma_chain *avc;
1672         int ret = SWAP_AGAIN;
1673
1674         /*
1675          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1676          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1677          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1678          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1679          */
1680         anon_vma = page_anon_vma(page);
1681         if (!anon_vma)
1682                 return ret;
1683         anon_vma_lock(anon_vma);
1684         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1685                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1686                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1687                 if (address == -EFAULT)
1688                         continue;
1689                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1690                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1691                         break;
1692         }
1693         anon_vma_unlock(anon_vma);
1694         return ret;
1695 }
1696
1697 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1698                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1699 {
1700         struct address_space *mapping = page->mapping;
1701         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1702         struct vm_area_struct *vma;
1703         int ret = SWAP_AGAIN;
1704
1705         if (!mapping)
1706                 return ret;
1707         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1708         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1709                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1710                 if (address == -EFAULT)
1711                         continue;
1712                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1713                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1714                         break;
1715         }
1716         /*
1717          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1718          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1719          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1720          */
1721         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1722         return ret;
1723 }
1724
1725 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1726                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1727 {
1728         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1729
1730         if (unlikely(PageKsm(page)))
1731                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1732         else if (PageAnon(page))
1733                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1734         else
1735                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1736 }
1737 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1738
1739 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1740 /*
1741  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1742  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1743  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1744  */
1745 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1746         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1747 {
1748         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1749
1750         BUG_ON(!anon_vma);
1751
1752         if (PageAnon(page))
1753                 return;
1754         if (!exclusive)
1755                 anon_vma = anon_vma->root;
1756
1757         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1758         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1759         page->index = linear_page_index(vma, address);
1760 }
1761
1762 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1763                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1764 {
1765         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1766         int first;
1767
1768         BUG_ON(!PageLocked(page));
1769         BUG_ON(!anon_vma);
1770         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1771         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1772         if (first)
1773                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1774 }
1775
1776 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1777                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1778 {
1779         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1780         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1781         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1782 }
1783 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */