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