mm/rmap.c

   1 /*
   2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
   3  *
   4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
   5  * Released under the General Public License (GPL).
   6  *
   7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
   8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
   9  *
  10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
  11  * the anon methods track anonymous pages, and
  12  * the file methods track pages belonging to an inode.
  13  *
  14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
  15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
  16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
  17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem
  25  *
  26  * When a page fault occurs in writing from user to file, down_read
  27  * of mmap_sem nests within i_mutex; in sys_msync, i_mutex nests within
  28  * down_read of mmap_sem; i_mutex and down_write of mmap_sem are never
  29  * taken together; in truncation, i_mutex is taken outermost.
  30  *
  31  * mm->mmap_sem
  32  *   page->flags PG_locked (lock_page)
  33  *     mapping->i_mmap_lock
  34  *       anon_vma->lock
  35  *         mm->page_table_lock or pte_lock
  36  *           zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  37  *           swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  38  *             mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  39  *             mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  40  *             inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
  41  *               sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
  42  *               mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
  43  *                         in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
  44  *                         within inode_lock in __sync_single_inode)
  45  */
  46
  47 #include <linux/mm.h>
  48 #include <linux/pagemap.h>
  49 #include <linux/swap.h>
  50 #include <linux/swapops.h>
  51 #include <linux/slab.h>
  52 #include <linux/init.h>
  53 #include <linux/rmap.h>
  54 #include <linux/rcupdate.h>
  55 #include <linux/module.h>
  56
  57 #include <asm/tlbflush.h>
  58
  59 //#define RMAP_DEBUG /* can be enabled only for debugging */
  60
  61 kmem_cache_t *anon_vma_cachep;
  62
  63 static inline void validate_anon_vma(struct vm_area_struct *find_vma)
  64 {
  65 #ifdef RMAP_DEBUG
  66         struct anon_vma *anon_vma = find_vma->anon_vma;
  67         struct vm_area_struct *vma;
  68         unsigned int mapcount = 0;
  69         int found = 0;
  70
  71         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
  72                 mapcount++;
  73                 BUG_ON(mapcount > 100000);
  74                 if (vma == find_vma)
  75                         found = 1;
  76         }
  77         BUG_ON(!found);
  78 #endif
  79 }
  80
  81 /* This must be called under the mmap_sem. */
  82 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  83 {
  84         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  85
  86         might_sleep();
  87         if (unlikely(!anon_vma)) {
  88                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  89                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  90
  91                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  92                 if (anon_vma) {
  93                         allocated = NULL;
  94                         locked = anon_vma;
  95                         spin_lock(&locked->lock);
  96                 } else {
  97                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  98                         if (unlikely(!anon_vma))
  99                                 return -ENOMEM;
 100                         allocated = anon_vma;
 101                         locked = NULL;
 102                 }
 103
 104                 /* page_table_lock to protect against threads */
 105                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 106                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
 107                         vma->anon_vma = anon_vma;
 108                         list_add(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 109                         allocated = NULL;
 110                 }
 111                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 112
 113                 if (locked)
 114                         spin_unlock(&locked->lock);
 115                 if (unlikely(allocated))
 116                         anon_vma_free(allocated);
 117         }
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
 122 {
 123         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 124         list_del(&next->anon_vma_node);
 125 }
 126
 127 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 128 {
 129         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 130
 131         if (anon_vma) {
 132                 list_add(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 133                 validate_anon_vma(vma);
 134         }
 135 }
 136
 137 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 138 {
 139         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 140
 141         if (anon_vma) {
 142                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 143                 list_add(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 144                 validate_anon_vma(vma);
 145                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 146         }
 147 }
 148
 149 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 150 {
 151         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 152         int empty;
 153
 154         if (!anon_vma)
 155                 return;
 156
 157         spin_lock(&anon_vma->lock);
 158         validate_anon_vma(vma);
 159         list_del(&vma->anon_vma_node);
 160
 161         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 162         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 163         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 164
 165         if (empty)
 166                 anon_vma_free(anon_vma);
 167 }
 168
 169 static void anon_vma_ctor(void *data, kmem_cache_t *cachep, unsigned long flags)
 170 {
 171         if ((flags & (SLAB_CTOR_VERIFY|SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)) ==
 172                                                 SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR) {
 173                 struct anon_vma *anon_vma = data;
 174
 175                 spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 176                 INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 177         }
 178 }
 179
 180 void __init anon_vma_init(void)
 181 {
 182         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 183                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor, NULL);
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 188  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 189  */
 190 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 191 {
 192         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 193         unsigned long anon_mapping;
 194
 195         rcu_read_lock();
 196         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 197         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 198                 goto out;
 199         if (!page_mapped(page))
 200                 goto out;
 201
 202         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 203         spin_lock(&anon_vma->lock);
 204 out:
 205         rcu_read_unlock();
 206         return anon_vma;
 207 }
 208
 209 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 210 /*
 211  * Remove an anonymous page from swap replacing the swap pte's
 212  * through real pte's pointing to valid pages and then releasing
 213  * the page from the swap cache.
 214  *
 215  * Must hold page lock on page and mmap_sem of one vma that contains
 216  * the page.
 217  */
 218 void remove_from_swap(struct page *page)
 219 {
 220         struct anon_vma *anon_vma;
 221         struct vm_area_struct *vma;
 222         unsigned long mapping;
 223
 224         if (!PageSwapCache(page))
 225                 return;
 226
 227         mapping = (unsigned long)page->mapping;
 228
 229         if (!mapping || (mapping & PAGE_MAPPING_ANON) == 0)
 230                 return;
 231
 232         /*
 233          * We hold the mmap_sem lock. So no need to call page_lock_anon_vma.
 234          */
 235         anon_vma = (struct anon_vma *) (mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 236         spin_lock(&anon_vma->lock);
 237
 238         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node)
 239                 remove_vma_swap(vma, page);
 240
 241         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 242         delete_from_swap_cache(page);
 243 }
 244 EXPORT_SYMBOL(remove_from_swap);
 245 #endif
 246
 247 /*
 248  * At what user virtual address is page expected in vma?
 249  */
 250 static inline unsigned long
 251 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 252 {
 253         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 254         unsigned long address;
 255
 256         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 257         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 258                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
 259                 BUG_ON(!PageAnon(page));
 260                 return -EFAULT;
 261         }
 262         return address;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 267  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 268  */
 269 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 270 {
 271         if (PageAnon(page)) {
 272                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 273                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 274                         return -EFAULT;
 275         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 276                 if (!vma->vm_file ||
 277                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 278                         return -EFAULT;
 279         } else
 280                 return -EFAULT;
 281         return vma_address(page, vma);
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 286  *
 287  * On success returns with pte mapped and locked.
 288  */
 289 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 290                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 291 {
 292         pgd_t *pgd;
 293         pud_t *pud;
 294         pmd_t *pmd;
 295         pte_t *pte;
 296         spinlock_t *ptl;
 297
 298         pgd = pgd_offset(mm, address);
 299         if (!pgd_present(*pgd))
 300                 return NULL;
 301
 302         pud = pud_offset(pgd, address);
 303         if (!pud_present(*pud))
 304                 return NULL;
 305
 306         pmd = pmd_offset(pud, address);
 307         if (!pmd_present(*pmd))
 308                 return NULL;
 309
 310         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 311         /* Make a quick check before getting the lock */
 312         if (!pte_present(*pte)) {
 313                 pte_unmap(pte);
 314                 return NULL;
 315         }
 316
 317         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 318         spin_lock(ptl);
 319         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 320                 *ptlp = ptl;
 321                 return pte;
 322         }
 323         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 324         return NULL;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 329  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 330  */
 331 static int page_referenced_one(struct page *page,
 332         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 333 {
 334         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 335         unsigned long address;
 336         pte_t *pte;
 337         spinlock_t *ptl;
 338         int referenced = 0;
 339
 340         address = vma_address(page, vma);
 341         if (address == -EFAULT)
 342                 goto out;
 343
 344         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 345         if (!pte)
 346                 goto out;
 347
 348         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 349                 referenced++;
 350
 351         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 352            swap token and is in the middle of a page fault. */
 353         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 354                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 355                 referenced++;
 356
 357         (*mapcount)--;
 358         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 359 out:
 360         return referenced;
 361 }
 362
 363 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 364 {
 365         unsigned int mapcount;
 366         struct anon_vma *anon_vma;
 367         struct vm_area_struct *vma;
 368         int referenced = 0;
 369
 370         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 371         if (!anon_vma)
 372                 return referenced;
 373
 374         mapcount = page_mapcount(page);
 375         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 376                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 377                 if (!mapcount)
 378                         break;
 379         }
 380         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 381         return referenced;
 382 }
 383
 384 /**
 385  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 386  * @page: the page we're checking references on.
 387  *
 388  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 389  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 390  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 391  * of references it found.
 392  *
 393  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 394  */
 395 static int page_referenced_file(struct page *page)
 396 {
 397         unsigned int mapcount;
 398         struct address_space *mapping = page->mapping;
 399         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 400         struct vm_area_struct *vma;
 401         struct prio_tree_iter iter;
 402         int referenced = 0;
 403
 404         /*
 405          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 406          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 407          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 408          */
 409         BUG_ON(PageAnon(page));
 410
 411         /*
 412          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 413          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 414          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 415          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 416          */
 417         BUG_ON(!PageLocked(page));
 418
 419         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 420
 421         /*
 422          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 423          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 424          */
 425         mapcount = page_mapcount(page);
 426
 427         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 428                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 429                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 430                         referenced++;
 431                         break;
 432                 }
 433                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 434                 if (!mapcount)
 435                         break;
 436         }
 437
 438         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 439         return referenced;
 440 }
 441
 442 /**
 443  * page_referenced - test if the page was referenced
 444  * @page: the page to test
 445  * @is_locked: caller holds lock on the page
 446  *
 447  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 448  * returns the number of ptes which referenced the page.
 449  */
 450 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 451 {
 452         int referenced = 0;
 453
 454         if (page_test_and_clear_young(page))
 455                 referenced++;
 456
 457         if (TestClearPageReferenced(page))
 458                 referenced++;
 459
 460         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 461                 if (PageAnon(page))
 462                         referenced += page_referenced_anon(page);
 463                 else if (is_locked)
 464                         referenced += page_referenced_file(page);
 465                 else if (TestSetPageLocked(page))
 466                         referenced++;
 467                 else {
 468                         if (page->mapping)
 469                                 referenced += page_referenced_file(page);
 470                         unlock_page(page);
 471                 }
 472         }
 473         return referenced;
 474 }
 475
 476 /**
 477  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 478  * @page:       the page to add the mapping to
 479  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 480  * @address:    the user virtual address mapped
 481  */
 482 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 483         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 484 {
 485         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 486
 487         BUG_ON(!anon_vma);
 488         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 489         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 490
 491         page->index = linear_page_index(vma, address);
 492
 493         /*
 494          * nr_mapped state can be updated without turning off
 495          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 496          */
 497         __inc_page_state(nr_mapped);
 498 }
 499
 500 /**
 501  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 502  * @page:       the page to add the mapping to
 503  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 504  * @address:    the user virtual address mapped
 505  *
 506  * The caller needs to hold the pte lock.
 507  */
 508 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 509         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 510 {
 511         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 512                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 513         /* else checking page index and mapping is racy */
 514 }
 515
 516 /*
 517  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 518  * @page:       the page to add the mapping to
 519  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 520  * @address:    the user virtual address mapped
 521  *
 522  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 523  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 524  */
 525 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 526         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 527 {
 528         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 529         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 530 }
 531
 532 /**
 533  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 534  * @page: the page to add the mapping to
 535  *
 536  * The caller needs to hold the pte lock.
 537  */
 538 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 539 {
 540         BUG_ON(PageAnon(page));
 541         BUG_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page)));
 542
 543         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 544                 __inc_page_state(nr_mapped);
 545 }
 546
 547 /**
 548  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 549  * @page: page to remove mapping from
 550  *
 551  * The caller needs to hold the pte lock.
 552  */
 553 void page_remove_rmap(struct page *page)
 554 {
 555         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 556                 if (page_mapcount(page) < 0) {
 557                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 558                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 559                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 560                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 561                 }
 562
 563                 BUG_ON(page_mapcount(page) < 0);
 564                 /*
 565                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 566                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 567                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 568                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 569                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 570                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 571                  * faster for those pages still in swapcache.
 572                  */
 573                 if (page_test_and_clear_dirty(page))
 574                         set_page_dirty(page);
 575                 __dec_page_state(nr_mapped);
 576         }
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 581  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 582  */
 583 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 584                                 int ignore_refs)
 585 {
 586         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 587         unsigned long address;
 588         pte_t *pte;
 589         pte_t pteval;
 590         spinlock_t *ptl;
 591         int ret = SWAP_AGAIN;
 592
 593         address = vma_address(page, vma);
 594         if (address == -EFAULT)
 595                 goto out;
 596
 597         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 598         if (!pte)
 599                 goto out;
 600
 601         /*
 602          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 603          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 604          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 605          */
 606         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 607                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)
 608                                 && !ignore_refs)) {
 609                 ret = SWAP_FAIL;
 610                 goto out_unmap;
 611         }
 612
 613         /* Nuke the page table entry. */
 614         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 615         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 616
 617         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 618         if (pte_dirty(pteval))
 619                 set_page_dirty(page);
 620
 621         /* Update high watermark before we lower rss */
 622         update_hiwater_rss(mm);
 623
 624         if (PageAnon(page)) {
 625                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 626                 /*
 627                  * Store the swap location in the pte.
 628                  * See handle_pte_fault() ...
 629                  */
 630                 BUG_ON(!PageSwapCache(page));
 631                 swap_duplicate(entry);
 632                 if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 633                         spin_lock(&mmlist_lock);
 634                         if (list_empty(&mm->mmlist))
 635                                 list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 636                         spin_unlock(&mmlist_lock);
 637                 }
 638                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 639                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 640                 dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 641         } else
 642                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 643
 644         page_remove_rmap(page);
 645         page_cache_release(page);
 646
 647 out_unmap:
 648         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 649 out:
 650         return ret;
 651 }
 652
 653 /*
 654  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 655  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 656  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 657  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 658  *
 659  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 660  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 661  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 662  * around the vma's virtual address space.
 663  *
 664  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 665  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 666  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 667  *
 668  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 669  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 670  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 671  */
 672 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 673 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 674
 675 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 676         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 677 {
 678         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 679         pgd_t *pgd;
 680         pud_t *pud;
 681         pmd_t *pmd;
 682         pte_t *pte;
 683         pte_t pteval;
 684         spinlock_t *ptl;
 685         struct page *page;
 686         unsigned long address;
 687         unsigned long end;
 688
 689         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 690         end = address + CLUSTER_SIZE;
 691         if (address < vma->vm_start)
 692                 address = vma->vm_start;
 693         if (end > vma->vm_end)
 694                 end = vma->vm_end;
 695
 696         pgd = pgd_offset(mm, address);
 697         if (!pgd_present(*pgd))
 698                 return;
 699
 700         pud = pud_offset(pgd, address);
 701         if (!pud_present(*pud))
 702                 return;
 703
 704         pmd = pmd_offset(pud, address);
 705         if (!pmd_present(*pmd))
 706                 return;
 707
 708         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 709
 710         /* Update high watermark before we lower rss */
 711         update_hiwater_rss(mm);
 712
 713         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 714                 if (!pte_present(*pte))
 715                         continue;
 716                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 717                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 718
 719                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 720                         continue;
 721
 722                 /* Nuke the page table entry. */
 723                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 724                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 725
 726                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 727                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 728                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 729
 730                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 731                 if (pte_dirty(pteval))
 732                         set_page_dirty(page);
 733
 734                 page_remove_rmap(page);
 735                 page_cache_release(page);
 736                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 737                 (*mapcount)--;
 738         }
 739         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 740 }
 741
 742 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int ignore_refs)
 743 {
 744         struct anon_vma *anon_vma;
 745         struct vm_area_struct *vma;
 746         int ret = SWAP_AGAIN;
 747
 748         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 749         if (!anon_vma)
 750                 return ret;
 751
 752         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 753                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, ignore_refs);
 754                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 755                         break;
 756         }
 757         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 758         return ret;
 759 }
 760
 761 /**
 762  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 763  * @page: the page to unmap
 764  *
 765  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 766  * contained in the address_space struct it points to.
 767  *
 768  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 769  */
 770 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int ignore_refs)
 771 {
 772         struct address_space *mapping = page->mapping;
 773         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 774         struct vm_area_struct *vma;
 775         struct prio_tree_iter iter;
 776         int ret = SWAP_AGAIN;
 777         unsigned long cursor;
 778         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 779         unsigned long max_nl_size = 0;
 780         unsigned int mapcount;
 781
 782         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 783         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 784                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, ignore_refs);
 785                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 786                         goto out;
 787         }
 788
 789         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 790                 goto out;
 791
 792         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 793                                                 shared.vm_set.list) {
 794                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 795                         continue;
 796                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 797                 if (cursor > max_nl_cursor)
 798                         max_nl_cursor = cursor;
 799                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 800                 if (cursor > max_nl_size)
 801                         max_nl_size = cursor;
 802         }
 803
 804         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 805                 ret = SWAP_FAIL;
 806                 goto out;
 807         }
 808
 809         /*
 810          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 811          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 812          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 813          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 814          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 815          */
 816         mapcount = page_mapcount(page);
 817         if (!mapcount)
 818                 goto out;
 819         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 820
 821         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 822         if (max_nl_cursor == 0)
 823                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 824
 825         do {
 826                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 827                                                 shared.vm_set.list) {
 828                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 829                                 continue;
 830                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 831                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 832                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 833                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 834                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 835                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 836                                 if ((int)mapcount <= 0)
 837                                         goto out;
 838                         }
 839                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 840                 }
 841                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 842                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 843         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 844
 845         /*
 846          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 847          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 848          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 849          */
 850         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 851                 vma->vm_private_data = NULL;
 852 out:
 853         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 854         return ret;
 855 }
 856
 857 /**
 858  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 859  * @page: the page to get unmapped
 860  *
 861  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 862  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 863  * Return values are:
 864  *
 865  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 866  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 867  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 868  */
 869 int try_to_unmap(struct page *page, int ignore_refs)
 870 {
 871         int ret;
 872
 873         BUG_ON(!PageLocked(page));
 874
 875         if (PageAnon(page))
 876                 ret = try_to_unmap_anon(page, ignore_refs);
 877         else
 878                 ret = try_to_unmap_file(page, ignore_refs);
 879
 880         if (!page_mapped(page))
 881                 ret = SWAP_SUCCESS;
 882         return ret;
 883 }
 884