f3f6fd398b32fa41bf918c31019e4f1d473387fe
[pandora-kernel.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
99          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         might_sleep();
107         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
108                 anon_vma_lock(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 /**
126  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
127  * @vma: the memory region in question
128  *
129  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
130  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
131  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
132  *
133  * The common case will be that we already have one, but if
134  * not we either need to find an adjacent mapping that we
135  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
136  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
137  * allocate a new one.
138  *
139  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
140  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
141  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
142  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
143  * anon_vma isn't actually destroyed).
144  *
145  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
146  * for the new allocation. At the same time, we do not want
147  * to do any locking for the common case of already having
148  * an anon_vma.
149  *
150  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
151  */
152 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
153 {
154         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
155         struct anon_vma_chain *avc;
156
157         might_sleep();
158         if (unlikely(!anon_vma)) {
159                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
160                 struct anon_vma *allocated;
161
162                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
163                 if (!avc)
164                         goto out_enomem;
165
166                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
167                 allocated = NULL;
168                 if (!anon_vma) {
169                         anon_vma = anon_vma_alloc();
170                         if (unlikely(!anon_vma))
171                                 goto out_enomem_free_avc;
172                         allocated = anon_vma;
173                 }
174
175                 anon_vma_lock(anon_vma);
176                 /* page_table_lock to protect against threads */
177                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
178                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
179                         vma->anon_vma = anon_vma;
180                         avc->anon_vma = anon_vma;
181                         avc->vma = vma;
182                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
183                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
184                         allocated = NULL;
185                         avc = NULL;
186                 }
187                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
188                 anon_vma_unlock(anon_vma);
189
190                 if (unlikely(allocated))
191                         put_anon_vma(allocated);
192                 if (unlikely(avc))
193                         anon_vma_chain_free(avc);
194         }
195         return 0;
196
197  out_enomem_free_avc:
198         anon_vma_chain_free(avc);
199  out_enomem:
200         return -ENOMEM;
201 }
202
203 /*
204  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
205  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
206  * have the same vma.
207  *
208  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
209  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
210  */
211 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
212 {
213         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
214         if (new_root != root) {
215                 if (WARN_ON_ONCE(root))
216                         mutex_unlock(&root->mutex);
217                 root = new_root;
218                 mutex_lock(&root->mutex);
219         }
220         return root;
221 }
222
223 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
224 {
225         if (root)
226                 mutex_unlock(&root->mutex);
227 }
228
229 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
230                                 struct anon_vma_chain *avc,
231                                 struct anon_vma *anon_vma)
232 {
233         avc->vma = vma;
234         avc->anon_vma = anon_vma;
235         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
236
237         /*
238          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
239          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
240          */
241         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
242 }
243
244 /*
245  * Attach the anon_vmas from src to dst.
246  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
247  */
248 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
249 {
250         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
251         struct anon_vma *root = NULL;
252
253         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
254                 struct anon_vma *anon_vma;
255
256                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
257                 if (unlikely(!avc)) {
258                         unlock_anon_vma_root(root);
259                         root = NULL;
260                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
261                         if (!avc)
262                                 goto enomem_failure;
263                 }
264                 anon_vma = pavc->anon_vma;
265                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
266                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
267         }
268         unlock_anon_vma_root(root);
269         return 0;
270
271  enomem_failure:
272         unlink_anon_vmas(dst);
273         return -ENOMEM;
274 }
275
276 /*
277  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
278  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
279  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
280  */
281 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
282 {
283         struct anon_vma_chain *avc;
284         struct anon_vma *anon_vma;
285
286         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
287         if (!pvma->anon_vma)
288                 return 0;
289
290         /*
291          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
292          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
293          */
294         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
295                 return -ENOMEM;
296
297         /* Then add our own anon_vma. */
298         anon_vma = anon_vma_alloc();
299         if (!anon_vma)
300                 goto out_error;
301         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
302         if (!avc)
303                 goto out_error_free_anon_vma;
304
305         /*
306          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
307          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
308          */
309         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
310         /*
311          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
312          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
313          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
314          */
315         get_anon_vma(anon_vma->root);
316         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
317         vma->anon_vma = anon_vma;
318         anon_vma_lock(anon_vma);
319         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
320         anon_vma_unlock(anon_vma);
321
322         return 0;
323
324  out_error_free_anon_vma:
325         put_anon_vma(anon_vma);
326  out_error:
327         unlink_anon_vmas(vma);
328         return -ENOMEM;
329 }
330
331 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
332 {
333         struct anon_vma_chain *avc, *next;
334         struct anon_vma *root = NULL;
335
336         /*
337          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
338          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
339          */
340         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
341                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
342
343                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
344                 list_del(&avc->same_anon_vma);
345
346                 /*
347                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
348                  * to free them outside the lock.
349                  */
350                 if (list_empty(&anon_vma->head))
351                         continue;
352
353                 list_del(&avc->same_vma);
354                 anon_vma_chain_free(avc);
355         }
356         unlock_anon_vma_root(root);
357
358         /*
359          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
360          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
361          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
362          */
363         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
364                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
365
366                 put_anon_vma(anon_vma);
367
368                 list_del(&avc->same_vma);
369                 anon_vma_chain_free(avc);
370         }
371 }
372
373 static void anon_vma_ctor(void *data)
374 {
375         struct anon_vma *anon_vma = data;
376
377         mutex_init(&anon_vma->mutex);
378         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
379         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
380 }
381
382 void __init anon_vma_init(void)
383 {
384         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
385                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
386         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
387 }
388
389 /*
390  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
391  *
392  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
393  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
394  * have been relevant to this page.
395  *
396  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
397  * returned may already be freed (and even reused).
398  *
399  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
400  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
401  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
402  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
403  *
404  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
405  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
406  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
407  *
408  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
409  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
410  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
411  */
412 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
413 {
414         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
415         unsigned long anon_mapping;
416
417         rcu_read_lock();
418         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
419         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
420                 goto out;
421         if (!page_mapped(page))
422                 goto out;
423
424         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
425         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
426                 anon_vma = NULL;
427                 goto out;
428         }
429
430         /*
431          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
432          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
433          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
434          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
435          * above cannot corrupt).
436          */
437         if (!page_mapped(page)) {
438                 rcu_read_unlock();
439                 put_anon_vma(anon_vma);
440                 return NULL;
441         }
442 out:
443         rcu_read_unlock();
444
445         return anon_vma;
446 }
447
448 /*
449  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
450  *
451  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
452  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
453  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
454  */
455 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
456 {
457         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
458         struct anon_vma *root_anon_vma;
459         unsigned long anon_mapping;
460
461         rcu_read_lock();
462         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
463         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
464                 goto out;
465         if (!page_mapped(page))
466                 goto out;
467
468         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
469         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
470         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
471                 /*
472                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
473                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
474                  * not go away, see anon_vma_free().
475                  */
476                 if (!page_mapped(page)) {
477                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
478                         anon_vma = NULL;
479                 }
480                 goto out;
481         }
482
483         /* trylock failed, we got to sleep */
484         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
485                 anon_vma = NULL;
486                 goto out;
487         }
488
489         if (!page_mapped(page)) {
490                 rcu_read_unlock();
491                 put_anon_vma(anon_vma);
492                 return NULL;
493         }
494
495         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
496         rcu_read_unlock();
497         anon_vma_lock(anon_vma);
498
499         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
500                 /*
501                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
502                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
503                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
504                  */
505                 anon_vma_unlock(anon_vma);
506                 __put_anon_vma(anon_vma);
507                 anon_vma = NULL;
508         }
509
510         return anon_vma;
511
512 out:
513         rcu_read_unlock();
514         return anon_vma;
515 }
516
517 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
518 {
519         anon_vma_unlock(anon_vma);
520 }
521
522 /*
523  * At what user virtual address is page expected in @vma?
524  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
525  * within the range mapped the @vma.
526  */
527 inline unsigned long
528 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
529 {
530         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
531         unsigned long address;
532
533         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
534                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
535         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
536         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
537                 /* page should be within @vma mapping range */
538                 return -EFAULT;
539         }
540         return address;
541 }
542
543 /*
544  * At what user virtual address is page expected in vma?
545  * Caller should check the page is actually part of the vma.
546  */
547 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
548 {
549         if (PageAnon(page)) {
550                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
551                 /*
552                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
553                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
554                  */
555                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
556                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
557                         return -EFAULT;
558         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
559                 if (!vma->vm_file ||
560                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
561                         return -EFAULT;
562         } else
563                 return -EFAULT;
564         return vma_address(page, vma);
565 }
566
567 /*
568  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
569  *
570  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
571  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
572  * highly shared pages).
573  *
574  * On success returns with pte mapped and locked.
575  */
576 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
577                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
578 {
579         pgd_t *pgd;
580         pud_t *pud;
581         pmd_t *pmd;
582         pte_t *pte;
583         spinlock_t *ptl;
584
585         if (unlikely(PageHuge(page))) {
586                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
587                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
588                 if (!pte)
589                         return NULL;
590
591                 ptl = &mm->page_table_lock;
592                 goto check;
593         }
594
595         pgd = pgd_offset(mm, address);
596         if (!pgd_present(*pgd))
597                 return NULL;
598
599         pud = pud_offset(pgd, address);
600         if (!pud_present(*pud))
601                 return NULL;
602
603         pmd = pmd_offset(pud, address);
604         if (!pmd_present(*pmd))
605                 return NULL;
606         if (pmd_trans_huge(*pmd))
607                 return NULL;
608
609         pte = pte_offset_map(pmd, address);
610         /* Make a quick check before getting the lock */
611         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
612                 pte_unmap(pte);
613                 return NULL;
614         }
615
616         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
617 check:
618         spin_lock(ptl);
619         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
620                 *ptlp = ptl;
621                 return pte;
622         }
623         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
624         return NULL;
625 }
626
627 /**
628  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
629  * @page: the page to test
630  * @vma: the VMA to test
631  *
632  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
633  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
634  * valid for normal file or anonymous VMAs.
635  */
636 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
637 {
638         unsigned long address;
639         pte_t *pte;
640         spinlock_t *ptl;
641
642         address = vma_address(page, vma);
643         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
644                 return 0;
645         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
646         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
647                 return 0;
648         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
649
650         return 1;
651 }
652
653 /*
654  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
655  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
656  */
657 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
658                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
659                         unsigned long *vm_flags)
660 {
661         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
662         int referenced = 0;
663
664         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
665                 pmd_t *pmd;
666
667                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
668                 /*
669                  * rmap might return false positives; we must filter
670                  * these out using page_check_address_pmd().
671                  */
672                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
673                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
674                 if (!pmd) {
675                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
676                         goto out;
677                 }
678
679                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
680                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
681                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
682                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
683                         goto out;
684                 }
685
686                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
687                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
688                         referenced++;
689                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
690         } else {
691                 pte_t *pte;
692                 spinlock_t *ptl;
693
694                 /*
695                  * rmap might return false positives; we must filter
696                  * these out using page_check_address().
697                  */
698                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
699                 if (!pte)
700                         goto out;
701
702                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
703                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
704                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
705                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
706                         goto out;
707                 }
708
709                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
710                         /*
711                          * Don't treat a reference through a sequentially read
712                          * mapping as such.  If the page has been used in
713                          * another mapping, we will catch it; if this other
714                          * mapping is already gone, the unmap path will have
715                          * set PG_referenced or activated the page.
716                          */
717                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
718                                 referenced++;
719                 }
720                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
721         }
722
723         /* Pretend the page is referenced if the task has the
724            swap token and is in the middle of a page fault. */
725         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
726                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
727                 referenced++;
728
729         (*mapcount)--;
730
731         if (referenced)
732                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
733 out:
734         return referenced;
735 }
736
737 static int page_referenced_anon(struct page *page,
738                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
739                                 unsigned long *vm_flags)
740 {
741         unsigned int mapcount;
742         struct anon_vma *anon_vma;
743         struct anon_vma_chain *avc;
744         int referenced = 0;
745
746         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
747         if (!anon_vma)
748                 return referenced;
749
750         mapcount = page_mapcount(page);
751         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
752                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
753                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
754                 if (address == -EFAULT)
755                         continue;
756                 /*
757                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
758                  * counting on behalf of references from different
759                  * cgroups
760                  */
761                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
762                         continue;
763                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
764                                                   &mapcount, vm_flags);
765                 if (!mapcount)
766                         break;
767         }
768
769         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
770         return referenced;
771 }
772
773 /**
774  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
775  * @page: the page we're checking references on.
776  * @mem_cont: target memory controller
777  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
778  *
779  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
780  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
781  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
782  * of references it found.
783  *
784  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
785  */
786 static int page_referenced_file(struct page *page,
787                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
788                                 unsigned long *vm_flags)
789 {
790         unsigned int mapcount;
791         struct address_space *mapping = page->mapping;
792         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
793         struct vm_area_struct *vma;
794         struct prio_tree_iter iter;
795         int referenced = 0;
796
797         /*
798          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
799          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
800          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
801          */
802         BUG_ON(PageAnon(page));
803
804         /*
805          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
806          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
807          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
808          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
809          */
810         BUG_ON(!PageLocked(page));
811
812         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
813
814         /*
815          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
816          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
817          */
818         mapcount = page_mapcount(page);
819
820         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
821                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
822                 if (address == -EFAULT)
823                         continue;
824                 /*
825                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
826                  * counting on behalf of references from different
827                  * cgroups
828                  */
829                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
830                         continue;
831                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
832                                                   &mapcount, vm_flags);
833                 if (!mapcount)
834                         break;
835         }
836
837         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
838         return referenced;
839 }
840
841 /**
842  * page_referenced - test if the page was referenced
843  * @page: the page to test
844  * @is_locked: caller holds lock on the page
845  * @mem_cont: target memory controller
846  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
847  *
848  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
849  * returns the number of ptes which referenced the page.
850  */
851 int page_referenced(struct page *page,
852                     int is_locked,
853                     struct mem_cgroup *mem_cont,
854                     unsigned long *vm_flags)
855 {
856         int referenced = 0;
857         int we_locked = 0;
858
859         *vm_flags = 0;
860         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
861                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
862                         we_locked = trylock_page(page);
863                         if (!we_locked) {
864                                 referenced++;
865                                 goto out;
866                         }
867                 }
868                 if (unlikely(PageKsm(page)))
869                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
870                                                                 vm_flags);
871                 else if (PageAnon(page))
872                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
873                                                                 vm_flags);
874                 else if (page->mapping)
875                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
876                                                                 vm_flags);
877                 if (we_locked)
878                         unlock_page(page);
879
880                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
881                         referenced++;
882         }
883 out:
884         return referenced;
885 }
886
887 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
888                             unsigned long address)
889 {
890         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
891         pte_t *pte;
892         spinlock_t *ptl;
893         int ret = 0;
894
895         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
896         if (!pte)
897                 goto out;
898
899         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
900                 pte_t entry;
901
902                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
903                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
904                 entry = pte_wrprotect(entry);
905                 entry = pte_mkclean(entry);
906                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
907                 ret = 1;
908         }
909
910         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
911 out:
912         return ret;
913 }
914
915 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
916 {
917         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
918         struct vm_area_struct *vma;
919         struct prio_tree_iter iter;
920         int ret = 0;
921
922         BUG_ON(PageAnon(page));
923
924         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
925         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
926                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
927                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
928                         if (address == -EFAULT)
929                                 continue;
930                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
931                 }
932         }
933         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
934         return ret;
935 }
936
937 int page_mkclean(struct page *page)
938 {
939         int ret = 0;
940
941         BUG_ON(!PageLocked(page));
942
943         if (page_mapped(page)) {
944                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
945                 if (mapping)
946                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
947         }
948
949         return ret;
950 }
951 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
952
953 /**
954  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
955  * @page:       the page to move to our anon_vma
956  * @vma:        the vma the page belongs to
957  * @address:    the user virtual address mapped
958  *
959  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
960  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
961  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
962  * processes.
963  */
964 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
965         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
966 {
967         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
968
969         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
970         VM_BUG_ON(!anon_vma);
971         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
972
973         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
974         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
975 }
976
977 /**
978  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
979  * @page:       Page to add to rmap     
980  * @vma:        VM area to add page to.
981  * @address:    User virtual address of the mapping     
982  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
983  */
984 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
985         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
986 {
987         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
988
989         BUG_ON(!anon_vma);
990
991         if (PageAnon(page))
992                 return;
993
994         /*
995          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
996          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
997          * page mapping!
998          */
999         if (!exclusive)
1000                 anon_vma = anon_vma->root;
1001
1002         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1003         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1004         page->index = linear_page_index(vma, address);
1005 }
1006
1007 /**
1008  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1009  * @page:       the page to add the mapping to
1010  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1011  * @address:    the user virtual address mapped
1012  */
1013 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1014         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1015 {
1016 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1017         /*
1018          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1019          * be set up correctly at this point.
1020          *
1021          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1022          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1023          * in which case the page is already known to be setup.
1024          *
1025          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1026          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1027          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1028          */
1029         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1030         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1031 #endif
1032 }
1033
1034 /**
1035  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1036  * @page:       the page to add the mapping to
1037  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1038  * @address:    the user virtual address mapped
1039  *
1040  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1041  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1042  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1043  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1044  */
1045 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1046         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1047 {
1048         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1053  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1054  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1055  */
1056 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1057         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1058 {
1059         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1060         if (first) {
1061                 if (!PageTransHuge(page))
1062                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1063                 else
1064                         __inc_zone_page_state(page,
1065                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1066         }
1067         if (unlikely(PageKsm(page)))
1068                 return;
1069
1070         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1071         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1072         if (first)
1073                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1074         else
1075                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1076 }
1077
1078 /**
1079  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1080  * @page:       the page to add the mapping to
1081  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1082  * @address:    the user virtual address mapped
1083  *
1084  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1085  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1086  * Page does not have to be locked.
1087  */
1088 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1089         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1090 {
1091         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1092         SetPageSwapBacked(page);
1093         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1094         if (!PageTransHuge(page))
1095                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1096         else
1097                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1098         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1099         if (page_evictable(page, vma))
1100                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1101         else
1102                 add_page_to_unevictable_list(page);
1103 }
1104
1105 /**
1106  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1107  * @page: the page to add the mapping to
1108  *
1109  * The caller needs to hold the pte lock.
1110  */
1111 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1112 {
1113         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1114                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1115                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1116         }
1117 }
1118
1119 /**
1120  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1121  * @page: page to remove mapping from
1122  *
1123  * The caller needs to hold the pte lock.
1124  */
1125 void page_remove_rmap(struct page *page)
1126 {
1127         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1128
1129         /* page still mapped by someone else? */
1130         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1131                 return;
1132
1133         /*
1134          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1135          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1136          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1137          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1138          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1139          *
1140          * And we can skip it on file pages, so long as the filesystem
1141          * participates in dirty tracking; but need to catch shm and tmpfs
1142          * and ramfs pages which have been modified since creation by read
1143          * fault.
1144          *
1145          * Note that mapping must be decided above, before decrementing
1146          * mapcount (which luckily provides a barrier): once page is unmapped,
1147          * it could be truncated and page->mapping reset to NULL at any moment.
1148          * Note also that we are relying on page_mapping(page) to set mapping
1149          * to &swapper_space when PageSwapCache(page).
1150          */
1151         if (mapping && !mapping_cap_account_dirty(mapping) &&
1152             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1153                 set_page_dirty(page);
1154         /*
1155          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1156          * and not charged by memcg for now.
1157          */
1158         if (unlikely(PageHuge(page)))
1159                 return;
1160         if (PageAnon(page)) {
1161                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1162                 if (!PageTransHuge(page))
1163                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1164                 else
1165                         __dec_zone_page_state(page,
1166                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1167         } else {
1168                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1169                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1170         }
1171         /*
1172          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1173          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1174          * which increments mapcount after us but sets mapping
1175          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1176          * and remember that it's only reliable while mapped.
1177          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1178          * faster for those pages still in swapcache.
1179          */
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1184  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1185  */
1186 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1187                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1188 {
1189         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1190         pte_t *pte;
1191         pte_t pteval;
1192         spinlock_t *ptl;
1193         int ret = SWAP_AGAIN;
1194
1195         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1196         if (!pte)
1197                 goto out;
1198
1199         /*
1200          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1201          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1202          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1203          */
1204         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1205                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1206                         goto out_mlock;
1207
1208                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1209                         goto out_unmap;
1210         }
1211         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1212                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1213                         ret = SWAP_FAIL;
1214                         goto out_unmap;
1215                 }
1216         }
1217
1218         /* Nuke the page table entry. */
1219         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1220         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1221
1222         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1223         if (pte_dirty(pteval))
1224                 set_page_dirty(page);
1225
1226         /* Update high watermark before we lower rss */
1227         update_hiwater_rss(mm);
1228
1229         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1230                 if (PageAnon(page))
1231                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1232                 else
1233                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1234                 set_pte_at(mm, address, pte,
1235                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1236         } else if (PageAnon(page)) {
1237                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1238
1239                 if (PageSwapCache(page)) {
1240                         /*
1241                          * Store the swap location in the pte.
1242                          * See handle_pte_fault() ...
1243                          */
1244                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1245                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1246                                 ret = SWAP_FAIL;
1247                                 goto out_unmap;
1248                         }
1249                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1250                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1251                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1252                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1253                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1254                         }
1255                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1256                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1257                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1258                         /*
1259                          * Store the pfn of the page in a special migration
1260                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1261                          * pte is removed and then restart fault handling.
1262                          */
1263                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1264                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1265                 }
1266                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1267                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1268         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1269                 /* Establish migration entry for a file page */
1270                 swp_entry_t entry;
1271                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1272                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1273         } else
1274                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1275
1276         page_remove_rmap(page);
1277         page_cache_release(page);
1278
1279 out_unmap:
1280         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1281 out:
1282         return ret;
1283
1284 out_mlock:
1285         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1286
1287
1288         /*
1289          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1290          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1291          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1292          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1293          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1294          * page is actually mlocked.
1295          */
1296         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1297                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1298                         mlock_vma_page(page);
1299                         ret = SWAP_MLOCK;
1300                 }
1301                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1302         }
1303         return ret;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1308  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1309  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1310  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1311  *
1312  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1313  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1314  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1315  * around the vma's virtual address space.
1316  *
1317  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1318  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1319  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1320  *
1321  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1322  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1323  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1324  *
1325  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1326  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1327  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1328  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1329  */
1330 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1331 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1332
1333 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1334                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1335 {
1336         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1337         pgd_t *pgd;
1338         pud_t *pud;
1339         pmd_t *pmd;
1340         pte_t *pte;
1341         pte_t pteval;
1342         spinlock_t *ptl;
1343         struct page *page;
1344         unsigned long address;
1345         unsigned long end;
1346         int ret = SWAP_AGAIN;
1347         int locked_vma = 0;
1348
1349         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1350         end = address + CLUSTER_SIZE;
1351         if (address < vma->vm_start)
1352                 address = vma->vm_start;
1353         if (end > vma->vm_end)
1354                 end = vma->vm_end;
1355
1356         pgd = pgd_offset(mm, address);
1357         if (!pgd_present(*pgd))
1358                 return ret;
1359
1360         pud = pud_offset(pgd, address);
1361         if (!pud_present(*pud))
1362                 return ret;
1363
1364         pmd = pmd_offset(pud, address);
1365         if (!pmd_present(*pmd))
1366                 return ret;
1367
1368         /*
1369          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1370          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1371          */
1372         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1373                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1374                 if (!locked_vma)
1375                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1376         }
1377
1378         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1379
1380         /* Update high watermark before we lower rss */
1381         update_hiwater_rss(mm);
1382
1383         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1384                 if (!pte_present(*pte))
1385                         continue;
1386                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1387                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1388
1389                 if (locked_vma) {
1390                         if (page == check_page) {
1391                                 /* we know we have check_page locked */
1392                                 mlock_vma_page(page);
1393                                 ret = SWAP_MLOCK;
1394                         } else if (trylock_page(page)) {
1395                                 /*
1396                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1397                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1398                                  * eventually encountered again later.
1399                                  */
1400                                 mlock_vma_page(page);
1401                                 unlock_page(page);
1402                         }
1403                         continue;       /* don't unmap */
1404                 }
1405
1406                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1407                         continue;
1408
1409                 /* Nuke the page table entry. */
1410                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1411                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1412
1413                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1414                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1415                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1416
1417                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1418                 if (pte_dirty(pteval))
1419                         set_page_dirty(page);
1420
1421                 page_remove_rmap(page);
1422                 page_cache_release(page);
1423                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1424                 (*mapcount)--;
1425         }
1426         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1427         if (locked_vma)
1428                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1429         return ret;
1430 }
1431
1432 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1433 {
1434         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1435
1436         if (!maybe_stack)
1437                 return false;
1438
1439         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1440                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1441                 return true;
1442
1443         return false;
1444 }
1445
1446 /**
1447  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1448  * rmap method
1449  * @page: the page to unmap/unlock
1450  * @flags: action and flags
1451  *
1452  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1453  * contained in the anon_vma struct it points to.
1454  *
1455  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1456  * anonymous pages.
1457  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1458  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1459  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1460  * 'LOCKED.
1461  */
1462 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1463 {
1464         struct anon_vma *anon_vma;
1465         struct anon_vma_chain *avc;
1466         int ret = SWAP_AGAIN;
1467
1468         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1469         if (!anon_vma)
1470                 return ret;
1471
1472         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1473                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1474                 unsigned long address;
1475
1476                 /*
1477                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1478                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1479                  * page tables leading to a race where migration cannot
1480                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1481                  * locking requirements of exec(), migration skips
1482                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1483                  */
1484                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1485                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1486                         continue;
1487
1488                 address = vma_address(page, vma);
1489                 if (address == -EFAULT)
1490                         continue;
1491                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1492                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1493                         break;
1494         }
1495
1496         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1497         return ret;
1498 }
1499
1500 /**
1501  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1502  * @page: the page to unmap/unlock
1503  * @flags: action and flags
1504  *
1505  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1506  * contained in the address_space struct it points to.
1507  *
1508  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1509  * object-based pages.
1510  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1511  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1512  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1513  * 'LOCKED.
1514  */
1515 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1516 {
1517         struct address_space *mapping = page->mapping;
1518         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1519         struct vm_area_struct *vma;
1520         struct prio_tree_iter iter;
1521         int ret = SWAP_AGAIN;
1522         unsigned long cursor;
1523         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1524         unsigned long max_nl_size = 0;
1525         unsigned int mapcount;
1526
1527         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1528         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1529                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1530                 if (address == -EFAULT)
1531                         continue;
1532                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1533                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1534                         goto out;
1535         }
1536
1537         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1538                 goto out;
1539
1540         /*
1541          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1542          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1543          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1544          */
1545         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1546                 goto out;
1547
1548         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1549                                                 shared.vm_set.list) {
1550                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1551                 if (cursor > max_nl_cursor)
1552                         max_nl_cursor = cursor;
1553                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1554                 if (cursor > max_nl_size)
1555                         max_nl_size = cursor;
1556         }
1557
1558         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1559                 ret = SWAP_FAIL;
1560                 goto out;
1561         }
1562
1563         /*
1564          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1565          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1566          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1567          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1568          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1569          */
1570         mapcount = page_mapcount(page);
1571         if (!mapcount)
1572                 goto out;
1573         cond_resched();
1574
1575         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1576         if (max_nl_cursor == 0)
1577                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1578
1579         do {
1580                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1581                                                 shared.vm_set.list) {
1582                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1583                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1584                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1585                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1586                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1587                                         ret = SWAP_MLOCK;
1588                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1589                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1590                                 if ((int)mapcount <= 0)
1591                                         goto out;
1592                         }
1593                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1594                 }
1595                 cond_resched();
1596                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1597         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1598
1599         /*
1600          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1601          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1602          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1603          */
1604         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1605                 vma->vm_private_data = NULL;
1606 out:
1607         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1608         return ret;
1609 }
1610
1611 /**
1612  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1613  * @page: the page to get unmapped
1614  * @flags: action and flags
1615  *
1616  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1617  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1618  * Return values are:
1619  *
1620  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1621  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1622  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1623  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1624  */
1625 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1626 {
1627         int ret;
1628
1629         BUG_ON(!PageLocked(page));
1630         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1631
1632         if (unlikely(PageKsm(page)))
1633                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1634         else if (PageAnon(page))
1635                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1636         else
1637                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1638         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1639                 ret = SWAP_SUCCESS;
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 /**
1644  * try_to_munlock - try to munlock a page
1645  * @page: the page to be munlocked
1646  *
1647  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1648  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1649  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1650  *
1651  * Return values are:
1652  *
1653  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1654  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1655  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1656  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1657  */
1658 int try_to_munlock(struct page *page)
1659 {
1660         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1661
1662         if (unlikely(PageKsm(page)))
1663                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1664         else if (PageAnon(page))
1665                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1666         else
1667                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1668 }
1669
1670 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1671 {
1672         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1673
1674         anon_vma_free(anon_vma);
1675         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1676                 anon_vma_free(root);
1677 }
1678
1679 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1680 /*
1681  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1682  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1683  */
1684 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1685                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1686 {
1687         struct anon_vma *anon_vma;
1688         struct anon_vma_chain *avc;
1689         int ret = SWAP_AGAIN;
1690
1691         /*
1692          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1693          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1694          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1695          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1696          */
1697         anon_vma = page_anon_vma(page);
1698         if (!anon_vma)
1699                 return ret;
1700         anon_vma_lock(anon_vma);
1701         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1702                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1703                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1704                 if (address == -EFAULT)
1705                         continue;
1706                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1707                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1708                         break;
1709         }
1710         anon_vma_unlock(anon_vma);
1711         return ret;
1712 }
1713
1714 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1715                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1716 {
1717         struct address_space *mapping = page->mapping;
1718         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1719         struct vm_area_struct *vma;
1720         struct prio_tree_iter iter;
1721         int ret = SWAP_AGAIN;
1722
1723         if (!mapping)
1724                 return ret;
1725         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1726         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1727                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1728                 if (address == -EFAULT)
1729                         continue;
1730                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1731                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1732                         break;
1733         }
1734         /*
1735          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1736          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1737          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1738          */
1739         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1740         return ret;
1741 }
1742
1743 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1744                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1745 {
1746         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1747
1748         if (unlikely(PageKsm(page)))
1749                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1750         else if (PageAnon(page))
1751                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1752         else
1753                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1754 }
1755 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1756
1757 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1758 /*
1759  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1760  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1761  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1762  */
1763 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1764         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1765 {
1766         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1767
1768         BUG_ON(!anon_vma);
1769
1770         if (PageAnon(page))
1771                 return;
1772         if (!exclusive)
1773                 anon_vma = anon_vma->root;
1774
1775         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1776         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1777         page->index = linear_page_index(vma, address);
1778 }
1779
1780 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1781                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1782 {
1783         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1784         int first;
1785
1786         BUG_ON(!PageLocked(page));
1787         BUG_ON(!anon_vma);
1788         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1789         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1790         if (first)
1791                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1792 }
1793
1794 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1795                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1796 {
1797         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1798         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1799         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1800 }
1801 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */