mm/rmap.c

   1 /*
   2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
   3  *
   4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
   5  * Released under the General Public License (GPL).
   6  *
   7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
   8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
   9  *
  10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
  11  * the anon methods track anonymous pages, and
  12  * the file methods track pages belonging to an inode.
  13  *
  14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
  15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
  16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
  17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem
  25  *
  26  * When a page fault occurs in writing from user to file, down_read
  27  * of mmap_sem nests within i_mutex; in sys_msync, i_mutex nests within
  28  * down_read of mmap_sem; i_mutex and down_write of mmap_sem are never
  29  * taken together; in truncation, i_mutex is taken outermost.
  30  *
  31  * mm->mmap_sem
  32  *   page->flags PG_locked (lock_page)
  33  *     mapping->i_mmap_lock
  34  *       anon_vma->lock
  35  *         mm->page_table_lock or pte_lock
  36  *           zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  37  *           swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  38  *             mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  39  *             mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  40  *             inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
  41  *               sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
  42  *               mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
  43  *                         in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
  44  *                         within inode_lock in __sync_single_inode)
  45  */
  46
  47 #include <linux/mm.h>
  48 #include <linux/pagemap.h>
  49 #include <linux/swap.h>
  50 #include <linux/swapops.h>
  51 #include <linux/slab.h>
  52 #include <linux/init.h>
  53 #include <linux/rmap.h>
  54 #include <linux/rcupdate.h>
  55 #include <linux/module.h>
  56
  57 #include <asm/tlbflush.h>
  58
  59 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
  60
  61 static inline void validate_anon_vma(struct vm_area_struct *find_vma)
  62 {
  63 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  64         struct anon_vma *anon_vma = find_vma->anon_vma;
  65         struct vm_area_struct *vma;
  66         unsigned int mapcount = 0;
  67         int found = 0;
  68
  69         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
  70                 mapcount++;
  71                 BUG_ON(mapcount > 100000);
  72                 if (vma == find_vma)
  73                         found = 1;
  74         }
  75         BUG_ON(!found);
  76 #endif
  77 }
  78
  79 /* This must be called under the mmap_sem. */
  80 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  81 {
  82         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  83
  84         might_sleep();
  85         if (unlikely(!anon_vma)) {
  86                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  87                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  88
  89                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  90                 if (anon_vma) {
  91                         allocated = NULL;
  92                         locked = anon_vma;
  93                         spin_lock(&locked->lock);
  94                 } else {
  95                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  96                         if (unlikely(!anon_vma))
  97                                 return -ENOMEM;
  98                         allocated = anon_vma;
  99                         locked = NULL;
 100                 }
 101
 102                 /* page_table_lock to protect against threads */
 103                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 104                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
 105                         vma->anon_vma = anon_vma;
 106                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 107                         allocated = NULL;
 108                 }
 109                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 110
 111                 if (locked)
 112                         spin_unlock(&locked->lock);
 113                 if (unlikely(allocated))
 114                         anon_vma_free(allocated);
 115         }
 116         return 0;
 117 }
 118
 119 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
 120 {
 121         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 122         list_del(&next->anon_vma_node);
 123 }
 124
 125 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 126 {
 127         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 128
 129         if (anon_vma) {
 130                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 131                 validate_anon_vma(vma);
 132         }
 133 }
 134
 135 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 136 {
 137         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 138
 139         if (anon_vma) {
 140                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 141                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 142                 validate_anon_vma(vma);
 143                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 144         }
 145 }
 146
 147 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 148 {
 149         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 150         int empty;
 151
 152         if (!anon_vma)
 153                 return;
 154
 155         spin_lock(&anon_vma->lock);
 156         validate_anon_vma(vma);
 157         list_del(&vma->anon_vma_node);
 158
 159         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 160         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 161         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 162
 163         if (empty)
 164                 anon_vma_free(anon_vma);
 165 }
 166
 167 static void anon_vma_ctor(void *data, struct kmem_cache *cachep,
 168                           unsigned long flags)
 169 {
 170         if ((flags & (SLAB_CTOR_VERIFY|SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)) ==
 171                                                 SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR) {
 172                 struct anon_vma *anon_vma = data;
 173
 174                 spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 175                 INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 176         }
 177 }
 178
 179 void __init anon_vma_init(void)
 180 {
 181         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 182                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor, NULL);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 187  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 188  */
 189 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 190 {
 191         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 192         unsigned long anon_mapping;
 193
 194         rcu_read_lock();
 195         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 196         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 197                 goto out;
 198         if (!page_mapped(page))
 199                 goto out;
 200
 201         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 202         spin_lock(&anon_vma->lock);
 203 out:
 204         rcu_read_unlock();
 205         return anon_vma;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * At what user virtual address is page expected in vma?
 210  */
 211 static inline unsigned long
 212 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 213 {
 214         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 215         unsigned long address;
 216
 217         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 218         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 219                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
 220                 BUG_ON(!PageAnon(page));
 221                 return -EFAULT;
 222         }
 223         return address;
 224 }
 225
 226 /*
 227  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 228  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 229  */
 230 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 231 {
 232         if (PageAnon(page)) {
 233                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 234                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 235                         return -EFAULT;
 236         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 237                 if (!vma->vm_file ||
 238                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 239                         return -EFAULT;
 240         } else
 241                 return -EFAULT;
 242         return vma_address(page, vma);
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 247  *
 248  * On success returns with pte mapped and locked.
 249  */
 250 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 251                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 252 {
 253         pgd_t *pgd;
 254         pud_t *pud;
 255         pmd_t *pmd;
 256         pte_t *pte;
 257         spinlock_t *ptl;
 258
 259         pgd = pgd_offset(mm, address);
 260         if (!pgd_present(*pgd))
 261                 return NULL;
 262
 263         pud = pud_offset(pgd, address);
 264         if (!pud_present(*pud))
 265                 return NULL;
 266
 267         pmd = pmd_offset(pud, address);
 268         if (!pmd_present(*pmd))
 269                 return NULL;
 270
 271         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 272         /* Make a quick check before getting the lock */
 273         if (!pte_present(*pte)) {
 274                 pte_unmap(pte);
 275                 return NULL;
 276         }
 277
 278         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 279         spin_lock(ptl);
 280         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 281                 *ptlp = ptl;
 282                 return pte;
 283         }
 284         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 285         return NULL;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 290  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 291  */
 292 static int page_referenced_one(struct page *page,
 293         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 294 {
 295         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 296         unsigned long address;
 297         pte_t *pte;
 298         spinlock_t *ptl;
 299         int referenced = 0;
 300
 301         address = vma_address(page, vma);
 302         if (address == -EFAULT)
 303                 goto out;
 304
 305         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 306         if (!pte)
 307                 goto out;
 308
 309         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 310                 referenced++;
 311
 312         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 313            swap token and is in the middle of a page fault. */
 314         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 315                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 316                 referenced++;
 317
 318         (*mapcount)--;
 319         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 320 out:
 321         return referenced;
 322 }
 323
 324 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 325 {
 326         unsigned int mapcount;
 327         struct anon_vma *anon_vma;
 328         struct vm_area_struct *vma;
 329         int referenced = 0;
 330
 331         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 332         if (!anon_vma)
 333                 return referenced;
 334
 335         mapcount = page_mapcount(page);
 336         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 337                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 338                 if (!mapcount)
 339                         break;
 340         }
 341         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 342         return referenced;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 347  * @page: the page we're checking references on.
 348  *
 349  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 350  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 351  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 352  * of references it found.
 353  *
 354  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 355  */
 356 static int page_referenced_file(struct page *page)
 357 {
 358         unsigned int mapcount;
 359         struct address_space *mapping = page->mapping;
 360         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 361         struct vm_area_struct *vma;
 362         struct prio_tree_iter iter;
 363         int referenced = 0;
 364
 365         /*
 366          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 367          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 368          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 369          */
 370         BUG_ON(PageAnon(page));
 371
 372         /*
 373          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 374          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 375          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 376          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 377          */
 378         BUG_ON(!PageLocked(page));
 379
 380         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 381
 382         /*
 383          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 384          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 385          */
 386         mapcount = page_mapcount(page);
 387
 388         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 389                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 390                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 391                         referenced++;
 392                         break;
 393                 }
 394                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 395                 if (!mapcount)
 396                         break;
 397         }
 398
 399         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 400         return referenced;
 401 }
 402
 403 /**
 404  * page_referenced - test if the page was referenced
 405  * @page: the page to test
 406  * @is_locked: caller holds lock on the page
 407  *
 408  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 409  * returns the number of ptes which referenced the page.
 410  */
 411 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 412 {
 413         int referenced = 0;
 414
 415         if (page_test_and_clear_young(page))
 416                 referenced++;
 417
 418         if (TestClearPageReferenced(page))
 419                 referenced++;
 420
 421         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 422                 if (PageAnon(page))
 423                         referenced += page_referenced_anon(page);
 424                 else if (is_locked)
 425                         referenced += page_referenced_file(page);
 426                 else if (TestSetPageLocked(page))
 427                         referenced++;
 428                 else {
 429                         if (page->mapping)
 430                                 referenced += page_referenced_file(page);
 431                         unlock_page(page);
 432                 }
 433         }
 434         return referenced;
 435 }
 436
 437 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 438 {
 439         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 440         unsigned long address;
 441         pte_t *pte, entry;
 442         spinlock_t *ptl;
 443         int ret = 0;
 444
 445         address = vma_address(page, vma);
 446         if (address == -EFAULT)
 447                 goto out;
 448
 449         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 450         if (!pte)
 451                 goto out;
 452
 453         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
 454                 goto unlock;
 455
 456         entry = ptep_get_and_clear(mm, address, pte);
 457         entry = pte_mkclean(entry);
 458         entry = pte_wrprotect(entry);
 459         ptep_establish(vma, address, pte, entry);
 460         lazy_mmu_prot_update(entry);
 461         ret = 1;
 462
 463 unlock:
 464         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 465 out:
 466         return ret;
 467 }
 468
 469 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
 470 {
 471         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 472         struct vm_area_struct *vma;
 473         struct prio_tree_iter iter;
 474         int ret = 0;
 475
 476         BUG_ON(PageAnon(page));
 477
 478         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 479         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 480                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 481                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
 482         }
 483         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 484         return ret;
 485 }
 486
 487 int page_mkclean(struct page *page)
 488 {
 489         int ret = 0;
 490
 491         BUG_ON(!PageLocked(page));
 492
 493         if (page_mapped(page)) {
 494                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 495                 if (mapping)
 496                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
 497         }
 498
 499         return ret;
 500 }
 501
 502 /**
 503  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 504  * @page:       the page to add the mapping to
 505  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 506  * @address:    the user virtual address mapped
 507  */
 508 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 509         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 510 {
 511         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 512
 513         BUG_ON(!anon_vma);
 514         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 515         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 516
 517         page->index = linear_page_index(vma, address);
 518
 519         /*
 520          * nr_mapped state can be updated without turning off
 521          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 522          */
 523         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
 524 }
 525
 526 /**
 527  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 528  * @page:       the page to add the mapping to
 529  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 530  * @address:    the user virtual address mapped
 531  *
 532  * The caller needs to hold the pte lock.
 533  */
 534 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 535         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 536 {
 537         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 538                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 539         /* else checking page index and mapping is racy */
 540 }
 541
 542 /*
 543  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 544  * @page:       the page to add the mapping to
 545  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 546  * @address:    the user virtual address mapped
 547  *
 548  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 549  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 550  */
 551 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 552         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 553 {
 554         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 555         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 556 }
 557
 558 /**
 559  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 560  * @page: the page to add the mapping to
 561  *
 562  * The caller needs to hold the pte lock.
 563  */
 564 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 565 {
 566         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 567                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
 568 }
 569
 570 /**
 571  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 572  * @page: page to remove mapping from
 573  *
 574  * The caller needs to hold the pte lock.
 575  */
 576 void page_remove_rmap(struct page *page)
 577 {
 578         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 579 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 580                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 581                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 582                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 583                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 584                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 585                 }
 586 #endif
 587                 BUG_ON(page_mapcount(page) < 0);
 588                 /*
 589                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 590                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 591                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 592                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 593                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 594                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 595                  * faster for those pages still in swapcache.
 596                  */
 597                 if (page_test_and_clear_dirty(page))
 598                         set_page_dirty(page);
 599                 __dec_zone_page_state(page,
 600                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
 601         }
 602 }
 603
 604 /*
 605  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 606  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 607  */
 608 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 609                                 int migration)
 610 {
 611         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 612         unsigned long address;
 613         pte_t *pte;
 614         pte_t pteval;
 615         spinlock_t *ptl;
 616         int ret = SWAP_AGAIN;
 617
 618         address = vma_address(page, vma);
 619         if (address == -EFAULT)
 620                 goto out;
 621
 622         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 623         if (!pte)
 624                 goto out;
 625
 626         /*
 627          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 628          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 629          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 630          */
 631         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 632                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
 633                 ret = SWAP_FAIL;
 634                 goto out_unmap;
 635         }
 636
 637         /* Nuke the page table entry. */
 638         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 639         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 640
 641         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 642         if (pte_dirty(pteval))
 643                 set_page_dirty(page);
 644
 645         /* Update high watermark before we lower rss */
 646         update_hiwater_rss(mm);
 647
 648         if (PageAnon(page)) {
 649                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 650
 651                 if (PageSwapCache(page)) {
 652                         /*
 653                          * Store the swap location in the pte.
 654                          * See handle_pte_fault() ...
 655                          */
 656                         swap_duplicate(entry);
 657                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 658                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 659                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 660                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 661                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 662                         }
 663                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 664 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 665                 } else {
 666                         /*
 667                          * Store the pfn of the page in a special migration
 668                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 669                          * pte is removed and then restart fault handling.
 670                          */
 671                         BUG_ON(!migration);
 672                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 673 #endif
 674                 }
 675                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 676                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 677         } else
 678 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 679         if (migration) {
 680                 /* Establish migration entry for a file page */
 681                 swp_entry_t entry;
 682                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 683                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 684         } else
 685 #endif
 686                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 687
 688
 689         page_remove_rmap(page);
 690         page_cache_release(page);
 691
 692 out_unmap:
 693         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 694 out:
 695         return ret;
 696 }
 697
 698 /*
 699  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 700  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 701  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 702  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 703  *
 704  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 705  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 706  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 707  * around the vma's virtual address space.
 708  *
 709  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 710  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 711  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 712  *
 713  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 714  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 715  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 716  */
 717 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 718 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 719
 720 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 721         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 722 {
 723         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 724         pgd_t *pgd;
 725         pud_t *pud;
 726         pmd_t *pmd;
 727         pte_t *pte;
 728         pte_t pteval;
 729         spinlock_t *ptl;
 730         struct page *page;
 731         unsigned long address;
 732         unsigned long end;
 733
 734         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 735         end = address + CLUSTER_SIZE;
 736         if (address < vma->vm_start)
 737                 address = vma->vm_start;
 738         if (end > vma->vm_end)
 739                 end = vma->vm_end;
 740
 741         pgd = pgd_offset(mm, address);
 742         if (!pgd_present(*pgd))
 743                 return;
 744
 745         pud = pud_offset(pgd, address);
 746         if (!pud_present(*pud))
 747                 return;
 748
 749         pmd = pmd_offset(pud, address);
 750         if (!pmd_present(*pmd))
 751                 return;
 752
 753         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 754
 755         /* Update high watermark before we lower rss */
 756         update_hiwater_rss(mm);
 757
 758         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 759                 if (!pte_present(*pte))
 760                         continue;
 761                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 762                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 763
 764                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 765                         continue;
 766
 767                 /* Nuke the page table entry. */
 768                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 769                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 770
 771                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 772                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 773                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 774
 775                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 776                 if (pte_dirty(pteval))
 777                         set_page_dirty(page);
 778
 779                 page_remove_rmap(page);
 780                 page_cache_release(page);
 781                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 782                 (*mapcount)--;
 783         }
 784         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 785 }
 786
 787 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 788 {
 789         struct anon_vma *anon_vma;
 790         struct vm_area_struct *vma;
 791         int ret = SWAP_AGAIN;
 792
 793         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 794         if (!anon_vma)
 795                 return ret;
 796
 797         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 798                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 799                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 800                         break;
 801         }
 802         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 803         return ret;
 804 }
 805
 806 /**
 807  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 808  * @page: the page to unmap
 809  *
 810  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 811  * contained in the address_space struct it points to.
 812  *
 813  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 814  */
 815 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 816 {
 817         struct address_space *mapping = page->mapping;
 818         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 819         struct vm_area_struct *vma;
 820         struct prio_tree_iter iter;
 821         int ret = SWAP_AGAIN;
 822         unsigned long cursor;
 823         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 824         unsigned long max_nl_size = 0;
 825         unsigned int mapcount;
 826
 827         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 828         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 829                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 830                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 831                         goto out;
 832         }
 833
 834         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 835                 goto out;
 836
 837         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 838                                                 shared.vm_set.list) {
 839                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 840                         continue;
 841                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 842                 if (cursor > max_nl_cursor)
 843                         max_nl_cursor = cursor;
 844                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 845                 if (cursor > max_nl_size)
 846                         max_nl_size = cursor;
 847         }
 848
 849         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 850                 ret = SWAP_FAIL;
 851                 goto out;
 852         }
 853
 854         /*
 855          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 856          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 857          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 858          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 859          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 860          */
 861         mapcount = page_mapcount(page);
 862         if (!mapcount)
 863                 goto out;
 864         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 865
 866         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 867         if (max_nl_cursor == 0)
 868                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 869
 870         do {
 871                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 872                                                 shared.vm_set.list) {
 873                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 874                                 continue;
 875                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 876                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 877                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 878                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 879                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 880                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 881                                 if ((int)mapcount <= 0)
 882                                         goto out;
 883                         }
 884                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 885                 }
 886                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 887                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 888         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 889
 890         /*
 891          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 892          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 893          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 894          */
 895         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 896                 vma->vm_private_data = NULL;
 897 out:
 898         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 899         return ret;
 900 }
 901
 902 /**
 903  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 904  * @page: the page to get unmapped
 905  *
 906  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 907  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 908  * Return values are:
 909  *
 910  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 911  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 912  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 913  */
 914 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 915 {
 916         int ret;
 917
 918         BUG_ON(!PageLocked(page));
 919
 920         if (PageAnon(page))
 921                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 922         else
 923                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 924
 925         if (!page_mapped(page))
 926                 ret = SWAP_SUCCESS;
 927         return ret;
 928 }
 929