mm/rmap.c

   1 /*
   2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
   3  *
   4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
   5  * Released under the General Public License (GPL).
   6  *
   7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
   8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
   9  *
  10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
  11  * the anon methods track anonymous pages, and
  12  * the file methods track pages belonging to an inode.
  13  *
  14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
  15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
  16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
  17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
  25  *   mm->mmap_sem
  26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
  27  *       mapping->i_mmap_lock
  28  *         anon_vma->lock
  29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
  30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  34  *               inode_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 inode_lock in __sync_single_inode)
  39  *                   zone->lock (within radix tree node alloc)
  40  */
  41
  42 #include <linux/mm.h>
  43 #include <linux/pagemap.h>
  44 #include <linux/swap.h>
  45 #include <linux/swapops.h>
  46 #include <linux/slab.h>
  47 #include <linux/init.h>
  48 #include <linux/rmap.h>
  49 #include <linux/rcupdate.h>
  50 #include <linux/module.h>
  51 #include <linux/kallsyms.h>
  52
  53 #include <asm/tlbflush.h>
  54
  55 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
  56
  57 /* This must be called under the mmap_sem. */
  58 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  59 {
  60         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  61
  62         might_sleep();
  63         if (unlikely(!anon_vma)) {
  64                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  65                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  66
  67                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  68                 if (anon_vma) {
  69                         allocated = NULL;
  70                         locked = anon_vma;
  71                         spin_lock(&locked->lock);
  72                 } else {
  73                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  74                         if (unlikely(!anon_vma))
  75                                 return -ENOMEM;
  76                         allocated = anon_vma;
  77                         locked = NULL;
  78                 }
  79
  80                 /* page_table_lock to protect against threads */
  81                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
  82                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
  83                         vma->anon_vma = anon_vma;
  84                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
  85                         allocated = NULL;
  86                 }
  87                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  88
  89                 if (locked)
  90                         spin_unlock(&locked->lock);
  91                 if (unlikely(allocated))
  92                         anon_vma_free(allocated);
  93         }
  94         return 0;
  95 }
  96
  97 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
  98 {
  99         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 100         list_del(&next->anon_vma_node);
 101 }
 102
 103 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 104 {
 105         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 106
 107         if (anon_vma)
 108                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 109 }
 110
 111 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 112 {
 113         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 114
 115         if (anon_vma) {
 116                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 117                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 118                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 119         }
 120 }
 121
 122 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 123 {
 124         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 125         int empty;
 126
 127         if (!anon_vma)
 128                 return;
 129
 130         spin_lock(&anon_vma->lock);
 131         list_del(&vma->anon_vma_node);
 132
 133         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 134         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 135         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 136
 137         if (empty)
 138                 anon_vma_free(anon_vma);
 139 }
 140
 141 static void anon_vma_ctor(struct kmem_cache *cachep, void *data)
 142 {
 143         struct anon_vma *anon_vma = data;
 144
 145         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 146         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 147 }
 148
 149 void __init anon_vma_init(void)
 150 {
 151         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 152                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 157  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 158  */
 159 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 160 {
 161         struct anon_vma *anon_vma;
 162         unsigned long anon_mapping;
 163
 164         rcu_read_lock();
 165         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 166         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 167                 goto out;
 168         if (!page_mapped(page))
 169                 goto out;
 170
 171         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 172         spin_lock(&anon_vma->lock);
 173         return anon_vma;
 174 out:
 175         rcu_read_unlock();
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 180 {
 181         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 182         rcu_read_unlock();
 183 }
 184
 185 /*
 186  * At what user virtual address is page expected in vma?
 187  */
 188 static inline unsigned long
 189 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 190 {
 191         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 192         unsigned long address;
 193
 194         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 195         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 196                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
 197                 BUG_ON(!PageAnon(page));
 198                 return -EFAULT;
 199         }
 200         return address;
 201 }
 202
 203 /*
 204  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 205  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 206  */
 207 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 208 {
 209         if (PageAnon(page)) {
 210                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 211                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 212                         return -EFAULT;
 213         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 214                 if (!vma->vm_file ||
 215                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 216                         return -EFAULT;
 217         } else
 218                 return -EFAULT;
 219         return vma_address(page, vma);
 220 }
 221
 222 /*
 223  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 224  *
 225  * On success returns with pte mapped and locked.
 226  */
 227 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 228                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 229 {
 230         pgd_t *pgd;
 231         pud_t *pud;
 232         pmd_t *pmd;
 233         pte_t *pte;
 234         spinlock_t *ptl;
 235
 236         pgd = pgd_offset(mm, address);
 237         if (!pgd_present(*pgd))
 238                 return NULL;
 239
 240         pud = pud_offset(pgd, address);
 241         if (!pud_present(*pud))
 242                 return NULL;
 243
 244         pmd = pmd_offset(pud, address);
 245         if (!pmd_present(*pmd))
 246                 return NULL;
 247
 248         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 249         /* Make a quick check before getting the lock */
 250         if (!pte_present(*pte)) {
 251                 pte_unmap(pte);
 252                 return NULL;
 253         }
 254
 255         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 256         spin_lock(ptl);
 257         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 258                 *ptlp = ptl;
 259                 return pte;
 260         }
 261         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 262         return NULL;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 267  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 268  */
 269 static int page_referenced_one(struct page *page,
 270         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 271 {
 272         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 273         unsigned long address;
 274         pte_t *pte;
 275         spinlock_t *ptl;
 276         int referenced = 0;
 277
 278         address = vma_address(page, vma);
 279         if (address == -EFAULT)
 280                 goto out;
 281
 282         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 283         if (!pte)
 284                 goto out;
 285
 286         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 287                 referenced++;
 288
 289         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 290            swap token and is in the middle of a page fault. */
 291         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 292                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 293                 referenced++;
 294
 295         (*mapcount)--;
 296         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 297 out:
 298         return referenced;
 299 }
 300
 301 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 302 {
 303         unsigned int mapcount;
 304         struct anon_vma *anon_vma;
 305         struct vm_area_struct *vma;
 306         int referenced = 0;
 307
 308         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 309         if (!anon_vma)
 310                 return referenced;
 311
 312         mapcount = page_mapcount(page);
 313         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 314                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 315                 if (!mapcount)
 316                         break;
 317         }
 318
 319         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 320         return referenced;
 321 }
 322
 323 /**
 324  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 325  * @page: the page we're checking references on.
 326  *
 327  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 328  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 329  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 330  * of references it found.
 331  *
 332  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 333  */
 334 static int page_referenced_file(struct page *page)
 335 {
 336         unsigned int mapcount;
 337         struct address_space *mapping = page->mapping;
 338         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 339         struct vm_area_struct *vma;
 340         struct prio_tree_iter iter;
 341         int referenced = 0;
 342
 343         /*
 344          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 345          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 346          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 347          */
 348         BUG_ON(PageAnon(page));
 349
 350         /*
 351          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 352          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 353          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 354          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 355          */
 356         BUG_ON(!PageLocked(page));
 357
 358         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 359
 360         /*
 361          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 362          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 363          */
 364         mapcount = page_mapcount(page);
 365
 366         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 367                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 368                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 369                         referenced++;
 370                         break;
 371                 }
 372                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 373                 if (!mapcount)
 374                         break;
 375         }
 376
 377         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 378         return referenced;
 379 }
 380
 381 /**
 382  * page_referenced - test if the page was referenced
 383  * @page: the page to test
 384  * @is_locked: caller holds lock on the page
 385  *
 386  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 387  * returns the number of ptes which referenced the page.
 388  */
 389 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 390 {
 391         int referenced = 0;
 392
 393         if (page_test_and_clear_young(page))
 394                 referenced++;
 395
 396         if (TestClearPageReferenced(page))
 397                 referenced++;
 398
 399         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 400                 if (PageAnon(page))
 401                         referenced += page_referenced_anon(page);
 402                 else if (is_locked)
 403                         referenced += page_referenced_file(page);
 404                 else if (TestSetPageLocked(page))
 405                         referenced++;
 406                 else {
 407                         if (page->mapping)
 408                                 referenced += page_referenced_file(page);
 409                         unlock_page(page);
 410                 }
 411         }
 412         return referenced;
 413 }
 414
 415 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 416 {
 417         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 418         unsigned long address;
 419         pte_t *pte;
 420         spinlock_t *ptl;
 421         int ret = 0;
 422
 423         address = vma_address(page, vma);
 424         if (address == -EFAULT)
 425                 goto out;
 426
 427         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 428         if (!pte)
 429                 goto out;
 430
 431         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
 432                 pte_t entry;
 433
 434                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 435                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 436                 entry = pte_wrprotect(entry);
 437                 entry = pte_mkclean(entry);
 438                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
 439                 ret = 1;
 440         }
 441
 442         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 443 out:
 444         return ret;
 445 }
 446
 447 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
 448 {
 449         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 450         struct vm_area_struct *vma;
 451         struct prio_tree_iter iter;
 452         int ret = 0;
 453
 454         BUG_ON(PageAnon(page));
 455
 456         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 457         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 458                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 459                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
 460         }
 461         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 462         return ret;
 463 }
 464
 465 int page_mkclean(struct page *page)
 466 {
 467         int ret = 0;
 468
 469         BUG_ON(!PageLocked(page));
 470
 471         if (page_mapped(page)) {
 472                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 473                 if (mapping)
 474                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
 475                 if (page_test_dirty(page)) {
 476                         page_clear_dirty(page);
 477                         ret = 1;
 478                 }
 479         }
 480
 481         return ret;
 482 }
 483 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
 484
 485 /**
 486  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 487  * @page:       the page to add the mapping to
 488  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 489  * @address:    the user virtual address mapped
 490  */
 491 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 492         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 493 {
 494         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 495
 496         BUG_ON(!anon_vma);
 497         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 498         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 499
 500         page->index = linear_page_index(vma, address);
 501
 502         /*
 503          * nr_mapped state can be updated without turning off
 504          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 505          */
 506         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
 507 }
 508
 509 /**
 510  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
 511  * @page:       the page to add the mapping to
 512  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 513  * @address:    the user virtual address mapped
 514  */
 515 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
 516         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 517 {
 518 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 519         /*
 520          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
 521          * be set up correctly at this point.
 522          *
 523          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
 524          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
 525          * in which case the page is already known to be setup.
 526          *
 527          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
 528          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
 529          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
 530          */
 531         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 532         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 533         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
 534         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
 535 #endif
 536 }
 537
 538 /**
 539  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 540  * @page:       the page to add the mapping to
 541  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 542  * @address:    the user virtual address mapped
 543  *
 544  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
 545  */
 546 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 547         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 548 {
 549         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
 550         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 551         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 552                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 553         else
 554                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 555 }
 556
 557 /*
 558  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 559  * @page:       the page to add the mapping to
 560  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 561  * @address:    the user virtual address mapped
 562  *
 563  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 564  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 565  * Page does not have to be locked.
 566  */
 567 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 568         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 569 {
 570         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 571         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 572         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 573 }
 574
 575 /**
 576  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 577  * @page: the page to add the mapping to
 578  *
 579  * The caller needs to hold the pte lock.
 580  */
 581 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 582 {
 583         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 584                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
 585 }
 586
 587 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 588 /**
 589  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
 590  * @page:       the page to add the mapping to
 591  *
 592  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
 593  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
 594  * quicker.
 595  *
 596  * The caller needs to hold the pte lock.
 597  */
 598 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 599 {
 600         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
 601         if (PageAnon(page))
 602                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 603         atomic_inc(&page->_mapcount);
 604 }
 605 #endif
 606
 607 /**
 608  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 609  * @page: page to remove mapping from
 610  *
 611  * The caller needs to hold the pte lock.
 612  */
 613 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 614 {
 615         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 616                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 617                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 618                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
 619                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 620                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 621                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 622                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
 623                         if (vma->vm_ops) {
 624                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
 625                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
 626                         }
 627                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
 628                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
 629                         BUG();
 630                 }
 631
 632                 /*
 633                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 634                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 635                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 636                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 637                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 638                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 639                  * faster for those pages still in swapcache.
 640                  */
 641                 if (page_test_dirty(page)) {
 642                         page_clear_dirty(page);
 643                         set_page_dirty(page);
 644                 }
 645                 __dec_zone_page_state(page,
 646                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
 647         }
 648 }
 649
 650 /*
 651  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 652  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 653  */
 654 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 655                                 int migration)
 656 {
 657         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 658         unsigned long address;
 659         pte_t *pte;
 660         pte_t pteval;
 661         spinlock_t *ptl;
 662         int ret = SWAP_AGAIN;
 663
 664         address = vma_address(page, vma);
 665         if (address == -EFAULT)
 666                 goto out;
 667
 668         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 669         if (!pte)
 670                 goto out;
 671
 672         /*
 673          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 674          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 675          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 676          */
 677         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 678                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
 679                 ret = SWAP_FAIL;
 680                 goto out_unmap;
 681         }
 682
 683         /* Nuke the page table entry. */
 684         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 685         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 686
 687         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 688         if (pte_dirty(pteval))
 689                 set_page_dirty(page);
 690
 691         /* Update high watermark before we lower rss */
 692         update_hiwater_rss(mm);
 693
 694         if (PageAnon(page)) {
 695                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 696
 697                 if (PageSwapCache(page)) {
 698                         /*
 699                          * Store the swap location in the pte.
 700                          * See handle_pte_fault() ...
 701                          */
 702                         swap_duplicate(entry);
 703                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 704                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 705                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 706                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 707                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 708                         }
 709                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 710 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 711                 } else {
 712                         /*
 713                          * Store the pfn of the page in a special migration
 714                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 715                          * pte is removed and then restart fault handling.
 716                          */
 717                         BUG_ON(!migration);
 718                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 719 #endif
 720                 }
 721                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 722                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 723         } else
 724 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 725         if (migration) {
 726                 /* Establish migration entry for a file page */
 727                 swp_entry_t entry;
 728                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 729                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 730         } else
 731 #endif
 732                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 733
 734
 735         page_remove_rmap(page, vma);
 736         page_cache_release(page);
 737
 738 out_unmap:
 739         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 740 out:
 741         return ret;
 742 }
 743
 744 /*
 745  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 746  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 747  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 748  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 749  *
 750  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 751  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 752  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 753  * around the vma's virtual address space.
 754  *
 755  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 756  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 757  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 758  *
 759  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 760  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 761  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 762  */
 763 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 764 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 765
 766 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 767         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 768 {
 769         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 770         pgd_t *pgd;
 771         pud_t *pud;
 772         pmd_t *pmd;
 773         pte_t *pte;
 774         pte_t pteval;
 775         spinlock_t *ptl;
 776         struct page *page;
 777         unsigned long address;
 778         unsigned long end;
 779
 780         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 781         end = address + CLUSTER_SIZE;
 782         if (address < vma->vm_start)
 783                 address = vma->vm_start;
 784         if (end > vma->vm_end)
 785                 end = vma->vm_end;
 786
 787         pgd = pgd_offset(mm, address);
 788         if (!pgd_present(*pgd))
 789                 return;
 790
 791         pud = pud_offset(pgd, address);
 792         if (!pud_present(*pud))
 793                 return;
 794
 795         pmd = pmd_offset(pud, address);
 796         if (!pmd_present(*pmd))
 797                 return;
 798
 799         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 800
 801         /* Update high watermark before we lower rss */
 802         update_hiwater_rss(mm);
 803
 804         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 805                 if (!pte_present(*pte))
 806                         continue;
 807                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 808                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 809
 810                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 811                         continue;
 812
 813                 /* Nuke the page table entry. */
 814                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 815                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 816
 817                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 818                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 819                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 820
 821                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 822                 if (pte_dirty(pteval))
 823                         set_page_dirty(page);
 824
 825                 page_remove_rmap(page, vma);
 826                 page_cache_release(page);
 827                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 828                 (*mapcount)--;
 829         }
 830         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 831 }
 832
 833 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 834 {
 835         struct anon_vma *anon_vma;
 836         struct vm_area_struct *vma;
 837         int ret = SWAP_AGAIN;
 838
 839         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 840         if (!anon_vma)
 841                 return ret;
 842
 843         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 844                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 845                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 846                         break;
 847         }
 848
 849         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 850         return ret;
 851 }
 852
 853 /**
 854  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 855  * @page: the page to unmap
 856  *
 857  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 858  * contained in the address_space struct it points to.
 859  *
 860  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 861  */
 862 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 863 {
 864         struct address_space *mapping = page->mapping;
 865         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 866         struct vm_area_struct *vma;
 867         struct prio_tree_iter iter;
 868         int ret = SWAP_AGAIN;
 869         unsigned long cursor;
 870         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 871         unsigned long max_nl_size = 0;
 872         unsigned int mapcount;
 873
 874         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 875         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 876                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 877                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 878                         goto out;
 879         }
 880
 881         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 882                 goto out;
 883
 884         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 885                                                 shared.vm_set.list) {
 886                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 887                         continue;
 888                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 889                 if (cursor > max_nl_cursor)
 890                         max_nl_cursor = cursor;
 891                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 892                 if (cursor > max_nl_size)
 893                         max_nl_size = cursor;
 894         }
 895
 896         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 897                 ret = SWAP_FAIL;
 898                 goto out;
 899         }
 900
 901         /*
 902          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 903          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 904          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 905          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 906          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 907          */
 908         mapcount = page_mapcount(page);
 909         if (!mapcount)
 910                 goto out;
 911         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 912
 913         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 914         if (max_nl_cursor == 0)
 915                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 916
 917         do {
 918                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 919                                                 shared.vm_set.list) {
 920                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 921                                 continue;
 922                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 923                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 924                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 925                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 926                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 927                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 928                                 if ((int)mapcount <= 0)
 929                                         goto out;
 930                         }
 931                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 932                 }
 933                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 934                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 935         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 936
 937         /*
 938          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 939          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 940          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 941          */
 942         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 943                 vma->vm_private_data = NULL;
 944 out:
 945         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 946         return ret;
 947 }
 948
 949 /**
 950  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 951  * @page: the page to get unmapped
 952  *
 953  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 954  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 955  * Return values are:
 956  *
 957  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 958  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 959  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 960  */
 961 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 962 {
 963         int ret;
 964
 965         BUG_ON(!PageLocked(page));
 966
 967         if (PageAnon(page))
 968                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 969         else
 970                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 971
 972         if (!page_mapped(page))
 973                 ret = SWAP_SUCCESS;
 974         return ret;
 975 }
 976