mm: prevent endless growth of anon_vma hierarchy
[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 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
76                 anon_vma->parent = anon_vma;
77                 /*
78                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
79                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
80                  */
81                 anon_vma->root = anon_vma;
82         }
83
84         return anon_vma;
85 }
86
87 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
88 {
89         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
90
91         /*
92          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
93          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
94          * freed.
95          *
96          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
97          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
98          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
99          *
100          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
101          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
102          *   LOCK                                 MB
103          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
104          *
105          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
106          * happen _before_ what follows.
107          */
108         might_sleep();
109         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
110                 anon_vma_lock(anon_vma);
111                 anon_vma_unlock(anon_vma);
112         }
113
114         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
115 }
116
117 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
118 {
119         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
120 }
121
122 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
123 {
124         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
125 }
126
127 /**
128  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
129  * @vma: the memory region in question
130  *
131  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
132  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
133  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
134  *
135  * The common case will be that we already have one, but if
136  * not we either need to find an adjacent mapping that we
137  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
138  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
139  * allocate a new one.
140  *
141  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
142  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
143  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
144  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
145  * anon_vma isn't actually destroyed).
146  *
147  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
148  * for the new allocation. At the same time, we do not want
149  * to do any locking for the common case of already having
150  * an anon_vma.
151  *
152  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
153  */
154 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
155 {
156         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
157         struct anon_vma_chain *avc;
158
159         might_sleep();
160         if (unlikely(!anon_vma)) {
161                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
162                 struct anon_vma *allocated;
163
164                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
165                 if (!avc)
166                         goto out_enomem;
167
168                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
169                 allocated = NULL;
170                 if (!anon_vma) {
171                         anon_vma = anon_vma_alloc();
172                         if (unlikely(!anon_vma))
173                                 goto out_enomem_free_avc;
174                         allocated = anon_vma;
175                 }
176
177                 anon_vma_lock(anon_vma);
178                 /* page_table_lock to protect against threads */
179                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
180                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
181                         vma->anon_vma = anon_vma;
182                         avc->anon_vma = anon_vma;
183                         avc->vma = vma;
184                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
185                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
186                         /* vma reference or self-parent link for new root */
187                         anon_vma->degree++;
188                         allocated = NULL;
189                         avc = NULL;
190                 }
191                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
192                 anon_vma_unlock(anon_vma);
193
194                 if (unlikely(allocated))
195                         put_anon_vma(allocated);
196                 if (unlikely(avc))
197                         anon_vma_chain_free(avc);
198         }
199         return 0;
200
201  out_enomem_free_avc:
202         anon_vma_chain_free(avc);
203  out_enomem:
204         return -ENOMEM;
205 }
206
207 /*
208  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
209  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
210  * have the same vma.
211  *
212  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
213  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
214  */
215 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
216 {
217         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
218         if (new_root != root) {
219                 if (WARN_ON_ONCE(root))
220                         mutex_unlock(&root->mutex);
221                 root = new_root;
222                 mutex_lock(&root->mutex);
223         }
224         return root;
225 }
226
227 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
228 {
229         if (root)
230                 mutex_unlock(&root->mutex);
231 }
232
233 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
234                                 struct anon_vma_chain *avc,
235                                 struct anon_vma *anon_vma)
236 {
237         avc->vma = vma;
238         avc->anon_vma = anon_vma;
239         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
240
241         /*
242          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
243          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
244          */
245         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
246 }
247
248 /*
249  * Attach the anon_vmas from src to dst.
250  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
251  *
252  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
253  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
254  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
255  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
256  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
257  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
258  * page is mapped.
259  */
260 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
261 {
262         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
263         struct anon_vma *root = NULL;
264
265         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
266                 struct anon_vma *anon_vma;
267
268                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
269                 if (unlikely(!avc)) {
270                         unlock_anon_vma_root(root);
271                         root = NULL;
272                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
273                         if (!avc)
274                                 goto enomem_failure;
275                 }
276                 anon_vma = pavc->anon_vma;
277                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
278                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
279
280                 /*
281                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
282                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
283                  *
284                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
285                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
286                  * it has self-parent reference and at least one child.
287                  */
288                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
289                                 anon_vma->degree < 2)
290                         dst->anon_vma = anon_vma;
291         }
292         if (dst->anon_vma)
293                 dst->anon_vma->degree++;
294         unlock_anon_vma_root(root);
295         return 0;
296
297  enomem_failure:
298         unlink_anon_vmas(dst);
299         return -ENOMEM;
300 }
301
302 /*
303  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
304  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
305  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
306  */
307 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
308 {
309         struct anon_vma_chain *avc;
310         struct anon_vma *anon_vma;
311
312         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
313         if (!pvma->anon_vma)
314                 return 0;
315
316         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
317         vma->anon_vma = NULL;
318
319         /*
320          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
321          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
322          */
323         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
324                 return -ENOMEM;
325
326         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
327         if (vma->anon_vma)
328                 return 0;
329
330         /* Then add our own anon_vma. */
331         anon_vma = anon_vma_alloc();
332         if (!anon_vma)
333                 goto out_error;
334         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
335         if (!avc)
336                 goto out_error_free_anon_vma;
337
338         /*
339          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
340          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
341          */
342         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
343         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
344         /*
345          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
346          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
347          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
348          */
349         get_anon_vma(anon_vma->root);
350         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
351         vma->anon_vma = anon_vma;
352         anon_vma_lock(anon_vma);
353         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
354         anon_vma->parent->degree++;
355         anon_vma_unlock(anon_vma);
356
357         return 0;
358
359  out_error_free_anon_vma:
360         put_anon_vma(anon_vma);
361  out_error:
362         unlink_anon_vmas(vma);
363         return -ENOMEM;
364 }
365
366 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
367 {
368         struct anon_vma_chain *avc, *next;
369         struct anon_vma *root = NULL;
370
371         /*
372          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
373          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
374          */
375         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
376                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
377
378                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
379                 list_del(&avc->same_anon_vma);
380
381                 /*
382                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
383                  * to free them outside the lock.
384                  */
385                 if (list_empty(&anon_vma->head)) {
386                         anon_vma->parent->degree--;
387                         continue;
388                 }
389
390                 list_del(&avc->same_vma);
391                 anon_vma_chain_free(avc);
392         }
393         if (vma->anon_vma)
394                 vma->anon_vma->degree--;
395         unlock_anon_vma_root(root);
396
397         /*
398          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
399          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
400          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
401          */
402         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
403                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
404
405                 BUG_ON(anon_vma->degree);
406                 put_anon_vma(anon_vma);
407
408                 list_del(&avc->same_vma);
409                 anon_vma_chain_free(avc);
410         }
411 }
412
413 static void anon_vma_ctor(void *data)
414 {
415         struct anon_vma *anon_vma = data;
416
417         mutex_init(&anon_vma->mutex);
418         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
419         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
420 }
421
422 void __init anon_vma_init(void)
423 {
424         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
425                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
426         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
427 }
428
429 /*
430  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
431  *
432  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
433  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
434  * have been relevant to this page.
435  *
436  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
437  * returned may already be freed (and even reused).
438  *
439  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
440  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
441  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
442  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
443  *
444  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
445  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
446  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
447  *
448  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
449  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
450  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
451  */
452 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
453 {
454         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
455         unsigned long anon_mapping;
456
457         rcu_read_lock();
458         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
459         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
460                 goto out;
461         if (!page_mapped(page))
462                 goto out;
463
464         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
465         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
466                 anon_vma = NULL;
467                 goto out;
468         }
469
470         /*
471          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
472          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
473          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
474          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
475          * above cannot corrupt).
476          */
477         if (!page_mapped(page)) {
478                 rcu_read_unlock();
479                 put_anon_vma(anon_vma);
480                 return NULL;
481         }
482 out:
483         rcu_read_unlock();
484
485         return anon_vma;
486 }
487
488 /*
489  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
490  *
491  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
492  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
493  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
494  */
495 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
496 {
497         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
498         struct anon_vma *root_anon_vma;
499         unsigned long anon_mapping;
500
501         rcu_read_lock();
502         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
503         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
504                 goto out;
505         if (!page_mapped(page))
506                 goto out;
507
508         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
509         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
510         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
511                 /*
512                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
513                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
514                  * not go away, see anon_vma_free().
515                  */
516                 if (!page_mapped(page)) {
517                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
518                         anon_vma = NULL;
519                 }
520                 goto out;
521         }
522
523         /* trylock failed, we got to sleep */
524         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
525                 anon_vma = NULL;
526                 goto out;
527         }
528
529         if (!page_mapped(page)) {
530                 rcu_read_unlock();
531                 put_anon_vma(anon_vma);
532                 return NULL;
533         }
534
535         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
536         rcu_read_unlock();
537         anon_vma_lock(anon_vma);
538
539         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
540                 /*
541                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
542                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
543                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
544                  */
545                 anon_vma_unlock(anon_vma);
546                 __put_anon_vma(anon_vma);
547                 anon_vma = NULL;
548         }
549
550         return anon_vma;
551
552 out:
553         rcu_read_unlock();
554         return anon_vma;
555 }
556
557 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
558 {
559         anon_vma_unlock(anon_vma);
560 }
561
562 /*
563  * At what user virtual address is page expected in @vma?
564  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
565  * within the range mapped the @vma.
566  */
567 inline unsigned long
568 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
569 {
570         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
571         unsigned long address;
572
573         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
574                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
575         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
576         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
577                 /* page should be within @vma mapping range */
578                 return -EFAULT;
579         }
580         return address;
581 }
582
583 /*
584  * At what user virtual address is page expected in vma?
585  * Caller should check the page is actually part of the vma.
586  */
587 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
588 {
589         if (PageAnon(page)) {
590                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
591                 /*
592                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
593                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
594                  */
595                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
596                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
597                         return -EFAULT;
598         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
599                 if (!vma->vm_file ||
600                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
601                         return -EFAULT;
602         } else
603                 return -EFAULT;
604         return vma_address(page, vma);
605 }
606
607 /*
608  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
609  *
610  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
611  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
612  * highly shared pages).
613  *
614  * On success returns with pte mapped and locked.
615  */
616 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
617                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
618 {
619         pgd_t *pgd;
620         pud_t *pud;
621         pmd_t *pmd;
622         pte_t *pte;
623         spinlock_t *ptl;
624
625         if (unlikely(PageHuge(page))) {
626                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
627                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
628                 if (!pte)
629                         return NULL;
630
631                 ptl = &mm->page_table_lock;
632                 goto check;
633         }
634
635         pgd = pgd_offset(mm, address);
636         if (!pgd_present(*pgd))
637                 return NULL;
638
639         pud = pud_offset(pgd, address);
640         if (!pud_present(*pud))
641                 return NULL;
642
643         pmd = pmd_offset(pud, address);
644         if (!pmd_present(*pmd))
645                 return NULL;
646         if (pmd_trans_huge(*pmd))
647                 return NULL;
648
649         pte = pte_offset_map(pmd, address);
650         /* Make a quick check before getting the lock */
651         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
652                 pte_unmap(pte);
653                 return NULL;
654         }
655
656         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
657 check:
658         spin_lock(ptl);
659         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
660                 *ptlp = ptl;
661                 return pte;
662         }
663         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
664         return NULL;
665 }
666
667 /**
668  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
669  * @page: the page to test
670  * @vma: the VMA to test
671  *
672  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
673  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
674  * valid for normal file or anonymous VMAs.
675  */
676 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
677 {
678         unsigned long address;
679         pte_t *pte;
680         spinlock_t *ptl;
681
682         address = vma_address(page, vma);
683         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
684                 return 0;
685         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
686         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
687                 return 0;
688         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
689
690         return 1;
691 }
692
693 /*
694  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
695  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
696  */
697 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
698                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
699                         unsigned long *vm_flags)
700 {
701         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
702         int referenced = 0;
703
704         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
705                 pmd_t *pmd;
706
707                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
708                 /*
709                  * rmap might return false positives; we must filter
710                  * these out using page_check_address_pmd().
711                  */
712                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
713                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
714                 if (!pmd) {
715                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
716                         goto out;
717                 }
718
719                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
720                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
721                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
722                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
723                         goto out;
724                 }
725
726                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
727                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
728                         referenced++;
729                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
730         } else {
731                 pte_t *pte;
732                 spinlock_t *ptl;
733
734                 /*
735                  * rmap might return false positives; we must filter
736                  * these out using page_check_address().
737                  */
738                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
739                 if (!pte)
740                         goto out;
741
742                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
743                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
744                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
745                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
746                         goto out;
747                 }
748
749                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
750                         /*
751                          * Don't treat a reference through a sequentially read
752                          * mapping as such.  If the page has been used in
753                          * another mapping, we will catch it; if this other
754                          * mapping is already gone, the unmap path will have
755                          * set PG_referenced or activated the page.
756                          */
757                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
758                                 referenced++;
759                 }
760                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
761         }
762
763         /* Pretend the page is referenced if the task has the
764            swap token and is in the middle of a page fault. */
765         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
766                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
767                 referenced++;
768
769         (*mapcount)--;
770
771         if (referenced)
772                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
773 out:
774         return referenced;
775 }
776
777 static int page_referenced_anon(struct page *page,
778                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
779                                 unsigned long *vm_flags)
780 {
781         unsigned int mapcount;
782         struct anon_vma *anon_vma;
783         struct anon_vma_chain *avc;
784         int referenced = 0;
785
786         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
787         if (!anon_vma)
788                 return referenced;
789
790         mapcount = page_mapcount(page);
791         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
792                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
793                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
794                 if (address == -EFAULT)
795                         continue;
796                 /*
797                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
798                  * counting on behalf of references from different
799                  * cgroups
800                  */
801                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
802                         continue;
803                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
804                                                   &mapcount, vm_flags);
805                 if (!mapcount)
806                         break;
807         }
808
809         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
810         return referenced;
811 }
812
813 /**
814  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
815  * @page: the page we're checking references on.
816  * @mem_cont: target memory controller
817  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
818  *
819  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
820  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
821  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
822  * of references it found.
823  *
824  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
825  */
826 static int page_referenced_file(struct page *page,
827                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
828                                 unsigned long *vm_flags)
829 {
830         unsigned int mapcount;
831         struct address_space *mapping = page->mapping;
832         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
833         struct vm_area_struct *vma;
834         struct prio_tree_iter iter;
835         int referenced = 0;
836
837         /*
838          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
839          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
840          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
841          */
842         BUG_ON(PageAnon(page));
843
844         /*
845          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
846          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
847          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
848          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
849          */
850         BUG_ON(!PageLocked(page));
851
852         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
853
854         /*
855          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
856          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
857          */
858         mapcount = page_mapcount(page);
859
860         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
861                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
862                 if (address == -EFAULT)
863                         continue;
864                 /*
865                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
866                  * counting on behalf of references from different
867                  * cgroups
868                  */
869                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
870                         continue;
871                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
872                                                   &mapcount, vm_flags);
873                 if (!mapcount)
874                         break;
875         }
876
877         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
878         return referenced;
879 }
880
881 /**
882  * page_referenced - test if the page was referenced
883  * @page: the page to test
884  * @is_locked: caller holds lock on the page
885  * @mem_cont: target memory controller
886  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
887  *
888  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
889  * returns the number of ptes which referenced the page.
890  */
891 int page_referenced(struct page *page,
892                     int is_locked,
893                     struct mem_cgroup *mem_cont,
894                     unsigned long *vm_flags)
895 {
896         int referenced = 0;
897         int we_locked = 0;
898
899         *vm_flags = 0;
900         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
901                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
902                         we_locked = trylock_page(page);
903                         if (!we_locked) {
904                                 referenced++;
905                                 goto out;
906                         }
907                 }
908                 if (unlikely(PageKsm(page)))
909                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
910                                                                 vm_flags);
911                 else if (PageAnon(page))
912                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
913                                                                 vm_flags);
914                 else if (page->mapping)
915                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
916                                                                 vm_flags);
917                 if (we_locked)
918                         unlock_page(page);
919
920                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
921                         referenced++;
922         }
923 out:
924         return referenced;
925 }
926
927 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
928                             unsigned long address)
929 {
930         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
931         pte_t *pte;
932         spinlock_t *ptl;
933         int ret = 0;
934
935         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
936         if (!pte)
937                 goto out;
938
939         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
940                 pte_t entry;
941
942                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
943                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
944                 entry = pte_wrprotect(entry);
945                 entry = pte_mkclean(entry);
946                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
947                 ret = 1;
948         }
949
950         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
951 out:
952         return ret;
953 }
954
955 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
956 {
957         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
958         struct vm_area_struct *vma;
959         struct prio_tree_iter iter;
960         int ret = 0;
961
962         BUG_ON(PageAnon(page));
963
964         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
965         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
966                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
967                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
968                         if (address == -EFAULT)
969                                 continue;
970                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
971                 }
972         }
973         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
974         return ret;
975 }
976
977 int page_mkclean(struct page *page)
978 {
979         int ret = 0;
980
981         BUG_ON(!PageLocked(page));
982
983         if (page_mapped(page)) {
984                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
985                 if (mapping)
986                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
987         }
988
989         return ret;
990 }
991 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
992
993 /**
994  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
995  * @page:       the page to move to our anon_vma
996  * @vma:        the vma the page belongs to
997  * @address:    the user virtual address mapped
998  *
999  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1000  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1001  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1002  * processes.
1003  */
1004 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
1005         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1006 {
1007         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1008
1009         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1010         VM_BUG_ON(!anon_vma);
1011         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1012
1013         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1014         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1015 }
1016
1017 /**
1018  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1019  * @page:       Page to add to rmap     
1020  * @vma:        VM area to add page to.
1021  * @address:    User virtual address of the mapping     
1022  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1023  */
1024 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1025         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1026 {
1027         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1028
1029         BUG_ON(!anon_vma);
1030
1031         if (PageAnon(page))
1032                 return;
1033
1034         /*
1035          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1036          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1037          * page mapping!
1038          */
1039         if (!exclusive)
1040                 anon_vma = anon_vma->root;
1041
1042         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1043         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1044         page->index = linear_page_index(vma, address);
1045 }
1046
1047 /**
1048  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1049  * @page:       the page to add the mapping to
1050  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1051  * @address:    the user virtual address mapped
1052  */
1053 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1054         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1055 {
1056 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1057         /*
1058          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1059          * be set up correctly at this point.
1060          *
1061          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1062          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1063          * in which case the page is already known to be setup.
1064          *
1065          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1066          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1067          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1068          */
1069         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1070         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1071 #endif
1072 }
1073
1074 /**
1075  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1076  * @page:       the page to add the mapping to
1077  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1078  * @address:    the user virtual address mapped
1079  *
1080  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1081  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1082  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1083  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1084  */
1085 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1086         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1087 {
1088         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1093  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1094  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1095  */
1096 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1097         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1098 {
1099         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1100         if (first) {
1101                 if (!PageTransHuge(page))
1102                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1103                 else
1104                         __inc_zone_page_state(page,
1105                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1106         }
1107         if (unlikely(PageKsm(page)))
1108                 return;
1109
1110         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1111         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1112         if (first)
1113                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1114         else
1115                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1116 }
1117
1118 /**
1119  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1120  * @page:       the page to add the mapping to
1121  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1122  * @address:    the user virtual address mapped
1123  *
1124  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1125  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1126  * Page does not have to be locked.
1127  */
1128 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1129         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1130 {
1131         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1132         SetPageSwapBacked(page);
1133         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1134         if (!PageTransHuge(page))
1135                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1136         else
1137                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1138         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1139         if (page_evictable(page, vma))
1140                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1141         else
1142                 add_page_to_unevictable_list(page);
1143 }
1144
1145 /**
1146  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1147  * @page: the page to add the mapping to
1148  *
1149  * The caller needs to hold the pte lock.
1150  */
1151 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1152 {
1153         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1154                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1155                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1156         }
1157 }
1158
1159 /**
1160  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1161  * @page: page to remove mapping from
1162  *
1163  * The caller needs to hold the pte lock.
1164  */
1165 void page_remove_rmap(struct page *page)
1166 {
1167         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1168
1169         /* page still mapped by someone else? */
1170         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1171                 return;
1172
1173         /*
1174          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1175          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1176          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1177          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1178          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1179          *
1180          * And we can skip it on file pages, so long as the filesystem
1181          * participates in dirty tracking; but need to catch shm and tmpfs
1182          * and ramfs pages which have been modified since creation by read
1183          * fault.
1184          *
1185          * Note that mapping must be decided above, before decrementing
1186          * mapcount (which luckily provides a barrier): once page is unmapped,
1187          * it could be truncated and page->mapping reset to NULL at any moment.
1188          * Note also that we are relying on page_mapping(page) to set mapping
1189          * to &swapper_space when PageSwapCache(page).
1190          */
1191         if (mapping && !mapping_cap_account_dirty(mapping) &&
1192             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1193                 set_page_dirty(page);
1194         /*
1195          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1196          * and not charged by memcg for now.
1197          */
1198         if (unlikely(PageHuge(page)))
1199                 return;
1200         if (PageAnon(page)) {
1201                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1202                 if (!PageTransHuge(page))
1203                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1204                 else
1205                         __dec_zone_page_state(page,
1206                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1207         } else {
1208                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1209                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1210         }
1211         /*
1212          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1213          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1214          * which increments mapcount after us but sets mapping
1215          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1216          * and remember that it's only reliable while mapped.
1217          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1218          * faster for those pages still in swapcache.
1219          */
1220 }
1221
1222 /*
1223  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1224  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1225  */
1226 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1227                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1228 {
1229         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1230         pte_t *pte;
1231         pte_t pteval;
1232         spinlock_t *ptl;
1233         int ret = SWAP_AGAIN;
1234
1235         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1236         if (!pte)
1237                 goto out;
1238
1239         /*
1240          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1241          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1242          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1243          */
1244         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1245                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1246                         goto out_mlock;
1247
1248                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1249                         goto out_unmap;
1250         }
1251         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1252                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1253                         ret = SWAP_FAIL;
1254                         goto out_unmap;
1255                 }
1256         }
1257
1258         /* Nuke the page table entry. */
1259         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1260         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1261
1262         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1263         if (pte_dirty(pteval))
1264                 set_page_dirty(page);
1265
1266         /* Update high watermark before we lower rss */
1267         update_hiwater_rss(mm);
1268
1269         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1270                 if (PageAnon(page))
1271                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1272                 else
1273                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1274                 set_pte_at(mm, address, pte,
1275                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1276         } else if (PageAnon(page)) {
1277                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1278
1279                 if (PageSwapCache(page)) {
1280                         /*
1281                          * Store the swap location in the pte.
1282                          * See handle_pte_fault() ...
1283                          */
1284                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1285                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1286                                 ret = SWAP_FAIL;
1287                                 goto out_unmap;
1288                         }
1289                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1290                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1291                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1292                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1293                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1294                         }
1295                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1296                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1297                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1298                         /*
1299                          * Store the pfn of the page in a special migration
1300                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1301                          * pte is removed and then restart fault handling.
1302                          */
1303                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1304                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1305                 }
1306                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1307                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1308         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1309                 /* Establish migration entry for a file page */
1310                 swp_entry_t entry;
1311                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1312                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1313         } else
1314                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1315
1316         page_remove_rmap(page);
1317         page_cache_release(page);
1318
1319 out_unmap:
1320         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1321 out:
1322         return ret;
1323
1324 out_mlock:
1325         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1326
1327
1328         /*
1329          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1330          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1331          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1332          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1333          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1334          * page is actually mlocked.
1335          */
1336         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1337                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1338                         mlock_vma_page(page);
1339                         ret = SWAP_MLOCK;
1340                 }
1341                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1342         }
1343         return ret;
1344 }
1345
1346 /*
1347  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1348  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1349  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1350  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1351  *
1352  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1353  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1354  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1355  * around the vma's virtual address space.
1356  *
1357  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1358  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1359  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1360  *
1361  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1362  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1363  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1364  *
1365  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1366  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1367  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1368  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1369  */
1370 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1371 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1372
1373 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1374                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1375 {
1376         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1377         pgd_t *pgd;
1378         pud_t *pud;
1379         pmd_t *pmd;
1380         pte_t *pte;
1381         pte_t pteval;
1382         spinlock_t *ptl;
1383         struct page *page;
1384         unsigned long address;
1385         unsigned long end;
1386         int ret = SWAP_AGAIN;
1387         int locked_vma = 0;
1388
1389         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1390         end = address + CLUSTER_SIZE;
1391         if (address < vma->vm_start)
1392                 address = vma->vm_start;
1393         if (end > vma->vm_end)
1394                 end = vma->vm_end;
1395
1396         pgd = pgd_offset(mm, address);
1397         if (!pgd_present(*pgd))
1398                 return ret;
1399
1400         pud = pud_offset(pgd, address);
1401         if (!pud_present(*pud))
1402                 return ret;
1403
1404         pmd = pmd_offset(pud, address);
1405         if (!pmd_present(*pmd))
1406                 return ret;
1407
1408         /*
1409          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1410          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1411          */
1412         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1413                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1414                 if (!locked_vma)
1415                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1416         }
1417
1418         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1419
1420         /* Update high watermark before we lower rss */
1421         update_hiwater_rss(mm);
1422
1423         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1424                 if (!pte_present(*pte))
1425                         continue;
1426                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1427                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1428
1429                 if (locked_vma) {
1430                         if (page == check_page) {
1431                                 /* we know we have check_page locked */
1432                                 mlock_vma_page(page);
1433                                 ret = SWAP_MLOCK;
1434                         } else if (trylock_page(page)) {
1435                                 /*
1436                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1437                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1438                                  * eventually encountered again later.
1439                                  */
1440                                 mlock_vma_page(page);
1441                                 unlock_page(page);
1442                         }
1443                         continue;       /* don't unmap */
1444                 }
1445
1446                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1447                         continue;
1448
1449                 /* Nuke the page table entry. */
1450                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1451                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1452
1453                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1454                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1455                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1456
1457                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1458                 if (pte_dirty(pteval))
1459                         set_page_dirty(page);
1460
1461                 page_remove_rmap(page);
1462                 page_cache_release(page);
1463                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1464                 (*mapcount)--;
1465         }
1466         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1467         if (locked_vma)
1468                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1469         return ret;
1470 }
1471
1472 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1473 {
1474         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1475
1476         if (!maybe_stack)
1477                 return false;
1478
1479         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1480                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1481                 return true;
1482
1483         return false;
1484 }
1485
1486 /**
1487  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1488  * rmap method
1489  * @page: the page to unmap/unlock
1490  * @flags: action and flags
1491  *
1492  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1493  * contained in the anon_vma struct it points to.
1494  *
1495  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1496  * anonymous pages.
1497  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1498  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1499  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1500  * 'LOCKED.
1501  */
1502 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1503 {
1504         struct anon_vma *anon_vma;
1505         struct anon_vma_chain *avc;
1506         int ret = SWAP_AGAIN;
1507
1508         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1509         if (!anon_vma)
1510                 return ret;
1511
1512         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1513                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1514                 unsigned long address;
1515
1516                 /*
1517                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1518                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1519                  * page tables leading to a race where migration cannot
1520                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1521                  * locking requirements of exec(), migration skips
1522                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1523                  */
1524                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1525                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1526                         continue;
1527
1528                 address = vma_address(page, vma);
1529                 if (address == -EFAULT)
1530                         continue;
1531                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1532                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1533                         break;
1534         }
1535
1536         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1537         return ret;
1538 }
1539
1540 /**
1541  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1542  * @page: the page to unmap/unlock
1543  * @flags: action and flags
1544  *
1545  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1546  * contained in the address_space struct it points to.
1547  *
1548  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1549  * object-based pages.
1550  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1551  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1552  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1553  * 'LOCKED.
1554  */
1555 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1556 {
1557         struct address_space *mapping = page->mapping;
1558         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1559         struct vm_area_struct *vma;
1560         struct prio_tree_iter iter;
1561         int ret = SWAP_AGAIN;
1562         unsigned long cursor;
1563         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1564         unsigned long max_nl_size = 0;
1565         unsigned int mapcount;
1566
1567         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1568         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1569                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1570                 if (address == -EFAULT)
1571                         continue;
1572                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1573                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1574                         goto out;
1575         }
1576
1577         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1578                 goto out;
1579
1580         /*
1581          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1582          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1583          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1584          */
1585         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1586                 goto out;
1587
1588         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1589                                                 shared.vm_set.list) {
1590                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1591                 if (cursor > max_nl_cursor)
1592                         max_nl_cursor = cursor;
1593                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1594                 if (cursor > max_nl_size)
1595                         max_nl_size = cursor;
1596         }
1597
1598         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1599                 ret = SWAP_FAIL;
1600                 goto out;
1601         }
1602
1603         /*
1604          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1605          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1606          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1607          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1608          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1609          */
1610         mapcount = page_mapcount(page);
1611         if (!mapcount)
1612                 goto out;
1613         cond_resched();
1614
1615         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1616         if (max_nl_cursor == 0)
1617                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1618
1619         do {
1620                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1621                                                 shared.vm_set.list) {
1622                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1623                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1624                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1625                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1626                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1627                                         ret = SWAP_MLOCK;
1628                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1629                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1630                                 if ((int)mapcount <= 0)
1631                                         goto out;
1632                         }
1633                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1634                 }
1635                 cond_resched();
1636                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1637         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1638
1639         /*
1640          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1641          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1642          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1643          */
1644         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1645                 vma->vm_private_data = NULL;
1646 out:
1647         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1648         return ret;
1649 }
1650
1651 /**
1652  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1653  * @page: the page to get unmapped
1654  * @flags: action and flags
1655  *
1656  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1657  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1658  * Return values are:
1659  *
1660  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1661  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1662  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1663  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1664  */
1665 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1666 {
1667         int ret;
1668
1669         BUG_ON(!PageLocked(page));
1670         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1671
1672         if (unlikely(PageKsm(page)))
1673                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1674         else if (PageAnon(page))
1675                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1676         else
1677                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1678         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1679                 ret = SWAP_SUCCESS;
1680         return ret;
1681 }
1682
1683 /**
1684  * try_to_munlock - try to munlock a page
1685  * @page: the page to be munlocked
1686  *
1687  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1688  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1689  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1690  *
1691  * Return values are:
1692  *
1693  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1694  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1695  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1696  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1697  */
1698 int try_to_munlock(struct page *page)
1699 {
1700         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1701
1702         if (unlikely(PageKsm(page)))
1703                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1704         else if (PageAnon(page))
1705                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1706         else
1707                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1708 }
1709
1710 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1711 {
1712         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1713
1714         anon_vma_free(anon_vma);
1715         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1716                 anon_vma_free(root);
1717 }
1718
1719 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1720 /*
1721  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1722  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1723  */
1724 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1725                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1726 {
1727         struct anon_vma *anon_vma;
1728         struct anon_vma_chain *avc;
1729         int ret = SWAP_AGAIN;
1730
1731         /*
1732          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1733          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1734          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1735          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1736          */
1737         anon_vma = page_anon_vma(page);
1738         if (!anon_vma)
1739                 return ret;
1740         anon_vma_lock(anon_vma);
1741         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1742                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1743                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1744                 if (address == -EFAULT)
1745                         continue;
1746                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1747                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1748                         break;
1749         }
1750         anon_vma_unlock(anon_vma);
1751         return ret;
1752 }
1753
1754 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1755                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1756 {
1757         struct address_space *mapping = page->mapping;
1758         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1759         struct vm_area_struct *vma;
1760         struct prio_tree_iter iter;
1761         int ret = SWAP_AGAIN;
1762
1763         if (!mapping)
1764                 return ret;
1765         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1766         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1767                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1768                 if (address == -EFAULT)
1769                         continue;
1770                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1771                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1772                         break;
1773         }
1774         /*
1775          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1776          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1777          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1778          */
1779         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1780         return ret;
1781 }
1782
1783 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1784                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1785 {
1786         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1787
1788         if (unlikely(PageKsm(page)))
1789                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1790         else if (PageAnon(page))
1791                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1792         else
1793                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1794 }
1795 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1796
1797 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1798 /*
1799  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1800  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1801  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1802  */
1803 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1804         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1805 {
1806         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1807
1808         BUG_ON(!anon_vma);
1809
1810         if (PageAnon(page))
1811                 return;
1812         if (!exclusive)
1813                 anon_vma = anon_vma->root;
1814
1815         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1816         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1817         page->index = linear_page_index(vma, address);
1818 }
1819
1820 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1821                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1822 {
1823         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1824         int first;
1825
1826         BUG_ON(!PageLocked(page));
1827         BUG_ON(!anon_vma);
1828         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1829         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1830         if (first)
1831                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1832 }
1833
1834 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1835                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1836 {
1837         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1838         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1839         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1840 }
1841 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */