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