]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/rmap.c
mm/memory-hotplug: switch locking to a percpu rwsem
[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/sched/task.h>
51 #include <linux/pagemap.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/slab.h>
55 #include <linux/init.h>
56 #include <linux/ksm.h>
57 #include <linux/rmap.h>
58 #include <linux/rcupdate.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/memcontrol.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/backing-dev.h>
65 #include <linux/page_idle.h>
66
67 #include <asm/tlbflush.h>
68
69 #include <trace/events/tlb.h>
70
71 #include "internal.h"
72
73 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
74 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
75
76 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
77 {
78         struct anon_vma *anon_vma;
79
80         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
81         if (anon_vma) {
82                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
83                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
84                 anon_vma->parent = anon_vma;
85                 /*
86                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
87                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
88                  */
89                 anon_vma->root = anon_vma;
90         }
91
92         return anon_vma;
93 }
94
95 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
96 {
97         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
98
99         /*
100          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
101          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
102          * freed.
103          *
104          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
105          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
106          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
107          *
108          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
109          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
110          *   LOCK                                 MB
111          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
112          *
113          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
114          * happen _before_ what follows.
115          */
116         might_sleep();
117         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
118                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
119                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
120         }
121
122         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
123 }
124
125 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
126 {
127         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
128 }
129
130 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
131 {
132         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
133 }
134
135 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
136                                 struct anon_vma_chain *avc,
137                                 struct anon_vma *anon_vma)
138 {
139         avc->vma = vma;
140         avc->anon_vma = anon_vma;
141         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
142         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
143 }
144
145 /**
146  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
147  * @vma: the memory region in question
148  *
149  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
150  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
151  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
152  *
153  * The common case will be that we already have one, which
154  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
155  * not we either need to find an adjacent mapping that we
156  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
157  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
158  * allocate a new one.
159  *
160  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
161  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
162  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
163  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
164  * anon_vma isn't actually destroyed).
165  *
166  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
167  * for the new allocation. At the same time, we do not want
168  * to do any locking for the common case of already having
169  * an anon_vma.
170  *
171  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
172  */
173 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
174 {
175         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
176         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
177         struct anon_vma_chain *avc;
178
179         might_sleep();
180
181         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
182         if (!avc)
183                 goto out_enomem;
184
185         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
186         allocated = NULL;
187         if (!anon_vma) {
188                 anon_vma = anon_vma_alloc();
189                 if (unlikely(!anon_vma))
190                         goto out_enomem_free_avc;
191                 allocated = anon_vma;
192         }
193
194         anon_vma_lock_write(anon_vma);
195         /* page_table_lock to protect against threads */
196         spin_lock(&mm->page_table_lock);
197         if (likely(!vma->anon_vma)) {
198                 vma->anon_vma = anon_vma;
199                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
200                 /* vma reference or self-parent link for new root */
201                 anon_vma->degree++;
202                 allocated = NULL;
203                 avc = NULL;
204         }
205         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
206         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
207
208         if (unlikely(allocated))
209                 put_anon_vma(allocated);
210         if (unlikely(avc))
211                 anon_vma_chain_free(avc);
212
213         return 0;
214
215  out_enomem_free_avc:
216         anon_vma_chain_free(avc);
217  out_enomem:
218         return -ENOMEM;
219 }
220
221 /*
222  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
223  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
224  * have the same vma.
225  *
226  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
227  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
228  */
229 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
230 {
231         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
232         if (new_root != root) {
233                 if (WARN_ON_ONCE(root))
234                         up_write(&root->rwsem);
235                 root = new_root;
236                 down_write(&root->rwsem);
237         }
238         return root;
239 }
240
241 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
242 {
243         if (root)
244                 up_write(&root->rwsem);
245 }
246
247 /*
248  * Attach the anon_vmas from src to dst.
249  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
250  *
251  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
252  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
253  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
254  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
255  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
256  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
257  * page is mapped.
258  */
259 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
260 {
261         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
262         struct anon_vma *root = NULL;
263
264         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
265                 struct anon_vma *anon_vma;
266
267                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
268                 if (unlikely(!avc)) {
269                         unlock_anon_vma_root(root);
270                         root = NULL;
271                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
272                         if (!avc)
273                                 goto enomem_failure;
274                 }
275                 anon_vma = pavc->anon_vma;
276                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
277                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
278
279                 /*
280                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
281                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
282                  *
283                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
284                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
285                  * it has self-parent reference and at least one child.
286                  */
287                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
288                                 anon_vma->degree < 2)
289                         dst->anon_vma = anon_vma;
290         }
291         if (dst->anon_vma)
292                 dst->anon_vma->degree++;
293         unlock_anon_vma_root(root);
294         return 0;
295
296  enomem_failure:
297         /*
298          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
299          * decremented in unlink_anon_vmas().
300          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
301          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
302          */
303         dst->anon_vma = NULL;
304         unlink_anon_vmas(dst);
305         return -ENOMEM;
306 }
307
308 /*
309  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
310  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
311  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
312  */
313 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
314 {
315         struct anon_vma_chain *avc;
316         struct anon_vma *anon_vma;
317         int error;
318
319         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
320         if (!pvma->anon_vma)
321                 return 0;
322
323         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
324         vma->anon_vma = NULL;
325
326         /*
327          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
328          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
329          */
330         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
331         if (error)
332                 return error;
333
334         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
335         if (vma->anon_vma)
336                 return 0;
337
338         /* Then add our own anon_vma. */
339         anon_vma = anon_vma_alloc();
340         if (!anon_vma)
341                 goto out_error;
342         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
343         if (!avc)
344                 goto out_error_free_anon_vma;
345
346         /*
347          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
348          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
349          */
350         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
351         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
352         /*
353          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
354          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
355          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
356          */
357         get_anon_vma(anon_vma->root);
358         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
359         vma->anon_vma = anon_vma;
360         anon_vma_lock_write(anon_vma);
361         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
362         anon_vma->parent->degree++;
363         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
364
365         return 0;
366
367  out_error_free_anon_vma:
368         put_anon_vma(anon_vma);
369  out_error:
370         unlink_anon_vmas(vma);
371         return -ENOMEM;
372 }
373
374 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
375 {
376         struct anon_vma_chain *avc, *next;
377         struct anon_vma *root = NULL;
378
379         /*
380          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
381          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
382          */
383         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
384                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
385
386                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
387                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
388
389                 /*
390                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
391                  * to free them outside the lock.
392                  */
393                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
394                         anon_vma->parent->degree--;
395                         continue;
396                 }
397
398                 list_del(&avc->same_vma);
399                 anon_vma_chain_free(avc);
400         }
401         if (vma->anon_vma)
402                 vma->anon_vma->degree--;
403         unlock_anon_vma_root(root);
404
405         /*
406          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
407          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
408          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
409          */
410         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
411                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
412
413                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
414                 put_anon_vma(anon_vma);
415
416                 list_del(&avc->same_vma);
417                 anon_vma_chain_free(avc);
418         }
419 }
420
421 static void anon_vma_ctor(void *data)
422 {
423         struct anon_vma *anon_vma = data;
424
425         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
426         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
427         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
428 }
429
430 void __init anon_vma_init(void)
431 {
432         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
433                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
434                         anon_vma_ctor);
435         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
436                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
437 }
438
439 /*
440  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
441  *
442  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
443  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
444  * have been relevant to this page.
445  *
446  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
447  * returned may already be freed (and even reused).
448  *
449  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
450  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
451  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
452  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
453  *
454  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
455  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
456  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
457  *
458  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
459  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
460  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
461  */
462 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
463 {
464         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
465         unsigned long anon_mapping;
466
467         rcu_read_lock();
468         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
469         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
470                 goto out;
471         if (!page_mapped(page))
472                 goto out;
473
474         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
475         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
476                 anon_vma = NULL;
477                 goto out;
478         }
479
480         /*
481          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
482          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
483          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
484          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
485          * above cannot corrupt).
486          */
487         if (!page_mapped(page)) {
488                 rcu_read_unlock();
489                 put_anon_vma(anon_vma);
490                 return NULL;
491         }
492 out:
493         rcu_read_unlock();
494
495         return anon_vma;
496 }
497
498 /*
499  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
500  *
501  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
502  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
503  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
504  */
505 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
506 {
507         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
508         struct anon_vma *root_anon_vma;
509         unsigned long anon_mapping;
510
511         rcu_read_lock();
512         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
513         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
514                 goto out;
515         if (!page_mapped(page))
516                 goto out;
517
518         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
519         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
520         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
521                 /*
522                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
523                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
524                  * not go away, see anon_vma_free().
525                  */
526                 if (!page_mapped(page)) {
527                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
528                         anon_vma = NULL;
529                 }
530                 goto out;
531         }
532
533         /* trylock failed, we got to sleep */
534         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
535                 anon_vma = NULL;
536                 goto out;
537         }
538
539         if (!page_mapped(page)) {
540                 rcu_read_unlock();
541                 put_anon_vma(anon_vma);
542                 return NULL;
543         }
544
545         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
546         rcu_read_unlock();
547         anon_vma_lock_read(anon_vma);
548
549         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
550                 /*
551                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
552                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
553                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
554                  */
555                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
556                 __put_anon_vma(anon_vma);
557                 anon_vma = NULL;
558         }
559
560         return anon_vma;
561
562 out:
563         rcu_read_unlock();
564         return anon_vma;
565 }
566
567 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
568 {
569         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
570 }
571
572 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
573 /*
574  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
575  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
576  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
577  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
578  */
579 void try_to_unmap_flush(void)
580 {
581         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
582
583         if (!tlb_ubc->flush_required)
584                 return;
585
586         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
587         tlb_ubc->flush_required = false;
588         tlb_ubc->writable = false;
589 }
590
591 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
592 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
593 {
594         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
595
596         if (tlb_ubc->writable)
597                 try_to_unmap_flush();
598 }
599
600 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
601 {
602         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
603
604         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
605         tlb_ubc->flush_required = true;
606
607         /*
608          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
609          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
610          * before the page is queued for IO.
611          */
612         if (writable)
613                 tlb_ubc->writable = true;
614 }
615
616 /*
617  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
618  * unmap operations to reduce IPIs.
619  */
620 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
621 {
622         bool should_defer = false;
623
624         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
625                 return false;
626
627         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
628         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
629                 should_defer = true;
630         put_cpu();
631
632         return should_defer;
633 }
634 #else
635 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
636 {
637 }
638
639 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
640 {
641         return false;
642 }
643 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
644
645 /*
646  * At what user virtual address is page expected in vma?
647  * Caller should check the page is actually part of the vma.
648  */
649 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
650 {
651         unsigned long address;
652         if (PageAnon(page)) {
653                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
654                 /*
655                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
656                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
657                  */
658                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
659                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
660                         return -EFAULT;
661         } else if (page->mapping) {
662                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
663                         return -EFAULT;
664         } else
665                 return -EFAULT;
666         address = __vma_address(page, vma);
667         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
668                 return -EFAULT;
669         return address;
670 }
671
672 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
673 {
674         pgd_t *pgd;
675         p4d_t *p4d;
676         pud_t *pud;
677         pmd_t *pmd = NULL;
678         pmd_t pmde;
679
680         pgd = pgd_offset(mm, address);
681         if (!pgd_present(*pgd))
682                 goto out;
683
684         p4d = p4d_offset(pgd, address);
685         if (!p4d_present(*p4d))
686                 goto out;
687
688         pud = pud_offset(p4d, address);
689         if (!pud_present(*pud))
690                 goto out;
691
692         pmd = pmd_offset(pud, address);
693         /*
694          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
695          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
696          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
697          */
698         pmde = *pmd;
699         barrier();
700         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
701                 pmd = NULL;
702 out:
703         return pmd;
704 }
705
706 struct page_referenced_arg {
707         int mapcount;
708         int referenced;
709         unsigned long vm_flags;
710         struct mem_cgroup *memcg;
711 };
712 /*
713  * arg: page_referenced_arg will be passed
714  */
715 static bool page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
716                         unsigned long address, void *arg)
717 {
718         struct page_referenced_arg *pra = arg;
719         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
720                 .page = page,
721                 .vma = vma,
722                 .address = address,
723         };
724         int referenced = 0;
725
726         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
727                 address = pvmw.address;
728
729                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
730                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
731                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
732                         return false; /* To break the loop */
733                 }
734
735                 if (pvmw.pte) {
736                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
737                                                 pvmw.pte)) {
738                                 /*
739                                  * Don't treat a reference through
740                                  * a sequentially read mapping as such.
741                                  * If the page has been used in another mapping,
742                                  * we will catch it; if this other mapping is
743                                  * already gone, the unmap path will have set
744                                  * PG_referenced or activated the page.
745                                  */
746                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
747                                         referenced++;
748                         }
749                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
750                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
751                                                 pvmw.pmd))
752                                 referenced++;
753                 } else {
754                         /* unexpected pmd-mapped page? */
755                         WARN_ON_ONCE(1);
756                 }
757
758                 pra->mapcount--;
759         }
760
761         if (referenced)
762                 clear_page_idle(page);
763         if (test_and_clear_page_young(page))
764                 referenced++;
765
766         if (referenced) {
767                 pra->referenced++;
768                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
769         }
770
771         if (!pra->mapcount)
772                 return false; /* To break the loop */
773
774         return true;
775 }
776
777 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
778 {
779         struct page_referenced_arg *pra = arg;
780         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
781
782         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
783                 return true;
784
785         return false;
786 }
787
788 /**
789  * page_referenced - test if the page was referenced
790  * @page: the page to test
791  * @is_locked: caller holds lock on the page
792  * @memcg: target memory cgroup
793  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
794  *
795  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
796  * returns the number of ptes which referenced the page.
797  */
798 int page_referenced(struct page *page,
799                     int is_locked,
800                     struct mem_cgroup *memcg,
801                     unsigned long *vm_flags)
802 {
803         int we_locked = 0;
804         struct page_referenced_arg pra = {
805                 .mapcount = total_mapcount(page),
806                 .memcg = memcg,
807         };
808         struct rmap_walk_control rwc = {
809                 .rmap_one = page_referenced_one,
810                 .arg = (void *)&pra,
811                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
812         };
813
814         *vm_flags = 0;
815         if (!page_mapped(page))
816                 return 0;
817
818         if (!page_rmapping(page))
819                 return 0;
820
821         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
822                 we_locked = trylock_page(page);
823                 if (!we_locked)
824                         return 1;
825         }
826
827         /*
828          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
829          * counting on behalf of references from different
830          * cgroups
831          */
832         if (memcg) {
833                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
834         }
835
836         rmap_walk(page, &rwc);
837         *vm_flags = pra.vm_flags;
838
839         if (we_locked)
840                 unlock_page(page);
841
842         return pra.referenced;
843 }
844
845 static bool page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
846                             unsigned long address, void *arg)
847 {
848         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
849                 .page = page,
850                 .vma = vma,
851                 .address = address,
852                 .flags = PVMW_SYNC,
853         };
854         int *cleaned = arg;
855
856         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
857                 int ret = 0;
858                 address = pvmw.address;
859                 if (pvmw.pte) {
860                         pte_t entry;
861                         pte_t *pte = pvmw.pte;
862
863                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
864                                 continue;
865
866                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
867                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
868                         entry = pte_wrprotect(entry);
869                         entry = pte_mkclean(entry);
870                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
871                         ret = 1;
872                 } else {
873 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGE_PAGECACHE
874                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
875                         pmd_t entry;
876
877                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
878                                 continue;
879
880                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
881                         entry = pmdp_huge_clear_flush(vma, address, pmd);
882                         entry = pmd_wrprotect(entry);
883                         entry = pmd_mkclean(entry);
884                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
885                         ret = 1;
886 #else
887                         /* unexpected pmd-mapped page? */
888                         WARN_ON_ONCE(1);
889 #endif
890                 }
891
892                 if (ret) {
893                         mmu_notifier_invalidate_page(vma->vm_mm, address);
894                         (*cleaned)++;
895                 }
896         }
897
898         return true;
899 }
900
901 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
902 {
903         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
904                 return false;
905
906         return true;
907 }
908
909 int page_mkclean(struct page *page)
910 {
911         int cleaned = 0;
912         struct address_space *mapping;
913         struct rmap_walk_control rwc = {
914                 .arg = (void *)&cleaned,
915                 .rmap_one = page_mkclean_one,
916                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
917         };
918
919         BUG_ON(!PageLocked(page));
920
921         if (!page_mapped(page))
922                 return 0;
923
924         mapping = page_mapping(page);
925         if (!mapping)
926                 return 0;
927
928         rmap_walk(page, &rwc);
929
930         return cleaned;
931 }
932 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
933
934 /**
935  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
936  * @page:       the page to move to our anon_vma
937  * @vma:        the vma the page belongs to
938  *
939  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
940  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
941  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
942  * processes.
943  */
944 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
945 {
946         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
947
948         page = compound_head(page);
949
950         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
951         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
952
953         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
954         /*
955          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
956          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
957          * PageAnon()) will not see one without the other.
958          */
959         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
960 }
961
962 /**
963  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
964  * @page:       Page to add to rmap     
965  * @vma:        VM area to add page to.
966  * @address:    User virtual address of the mapping     
967  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
968  */
969 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
970         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
971 {
972         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
973
974         BUG_ON(!anon_vma);
975
976         if (PageAnon(page))
977                 return;
978
979         /*
980          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
981          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
982          * page mapping!
983          */
984         if (!exclusive)
985                 anon_vma = anon_vma->root;
986
987         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
988         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
989         page->index = linear_page_index(vma, address);
990 }
991
992 /**
993  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
994  * @page:       the page to add the mapping to
995  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
996  * @address:    the user virtual address mapped
997  */
998 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
999         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1000 {
1001 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1002         /*
1003          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1004          * be set up correctly at this point.
1005          *
1006          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1007          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1008          * in which case the page is already known to be setup.
1009          *
1010          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1011          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1012          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1013          */
1014         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1015         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1016 #endif
1017 }
1018
1019 /**
1020  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1021  * @page:       the page to add the mapping to
1022  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1023  * @address:    the user virtual address mapped
1024  * @compound:   charge the page as compound or small page
1025  *
1026  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1027  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1028  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1029  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1030  */
1031 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1032         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1033 {
1034         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1039  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1040  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1041  */
1042 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1043         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1044 {
1045         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1046         bool first;
1047
1048         if (compound) {
1049                 atomic_t *mapcount;
1050                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1051                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1052                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1053                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1054         } else {
1055                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1056         }
1057
1058         if (first) {
1059                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1060                 /*
1061                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1062                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1063                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1064                  * disabled.
1065                  */
1066                 if (compound)
1067                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1068                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1069         }
1070         if (unlikely(PageKsm(page)))
1071                 return;
1072
1073         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1074
1075         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1076         if (first)
1077                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1078                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1079         else
1080                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1081 }
1082
1083 /**
1084  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1085  * @page:       the page to add the mapping to
1086  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1087  * @address:    the user virtual address mapped
1088  * @compound:   charge the page as compound or small page
1089  *
1090  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1091  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1092  * Page does not have to be locked.
1093  */
1094 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1095         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1096 {
1097         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1098
1099         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1100         __SetPageSwapBacked(page);
1101         if (compound) {
1102                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1103                 /* increment count (starts at -1) */
1104                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1105                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1106         } else {
1107                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1108                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1109                 /* increment count (starts at -1) */
1110                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1111         }
1112         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1113         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1114 }
1115
1116 /**
1117  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1118  * @page: the page to add the mapping to
1119  *
1120  * The caller needs to hold the pte lock.
1121  */
1122 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1123 {
1124         int i, nr = 1;
1125
1126         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1127         lock_page_memcg(page);
1128         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1129                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1130                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1131                                 nr++;
1132                 }
1133                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1134                         goto out;
1135                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1136                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1137         } else {
1138                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1139                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1140
1141                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1142                         if (PageMlocked(page))
1143                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1144                 }
1145                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1146                         goto out;
1147         }
1148         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1149 out:
1150         unlock_page_memcg(page);
1151 }
1152
1153 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1154 {
1155         int i, nr = 1;
1156
1157         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1158         lock_page_memcg(page);
1159
1160         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1161         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1162                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1163                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1164                 goto out;
1165         }
1166
1167         /* page still mapped by someone else? */
1168         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1169                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1170                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1171                                 nr++;
1172                 }
1173                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1174                         goto out;
1175                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1176                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1177         } else {
1178                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1179                         goto out;
1180         }
1181
1182         /*
1183          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1184          * these counters are not modified in interrupt context, and
1185          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1186          */
1187         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1188
1189         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1190                 clear_page_mlock(page);
1191 out:
1192         unlock_page_memcg(page);
1193 }
1194
1195 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1196 {
1197         int i, nr;
1198
1199         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1200                 return;
1201
1202         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1203         if (unlikely(PageHuge(page)))
1204                 return;
1205
1206         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1207                 return;
1208
1209         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1210
1211         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1212                 /*
1213                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1214                  * themi are still mapped.
1215                  */
1216                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1217                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1218                                 nr++;
1219                 }
1220         } else {
1221                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1222         }
1223
1224         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1225                 clear_page_mlock(page);
1226
1227         if (nr) {
1228                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1229                 deferred_split_huge_page(page);
1230         }
1231 }
1232
1233 /**
1234  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1235  * @page:       page to remove mapping from
1236  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1237  *
1238  * The caller needs to hold the pte lock.
1239  */
1240 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1241 {
1242         if (!PageAnon(page))
1243                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1244
1245         if (compound)
1246                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1247
1248         /* page still mapped by someone else? */
1249         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1250                 return;
1251
1252         /*
1253          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1254          * these counters are not modified in interrupt context, and
1255          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1256          */
1257         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1258
1259         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1260                 clear_page_mlock(page);
1261
1262         if (PageTransCompound(page))
1263                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1264
1265         /*
1266          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1267          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1268          * which increments mapcount after us but sets mapping
1269          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1270          * and remember that it's only reliable while mapped.
1271          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1272          * faster for those pages still in swapcache.
1273          */
1274 }
1275
1276 /*
1277  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1278  */
1279 static bool try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1280                      unsigned long address, void *arg)
1281 {
1282         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1283         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1284                 .page = page,
1285                 .vma = vma,
1286                 .address = address,
1287         };
1288         pte_t pteval;
1289         struct page *subpage;
1290         bool ret = true;
1291         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1292
1293         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1294         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1295                 return true;
1296
1297         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1298                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1299                                 flags & TTU_MIGRATION, page);
1300         }
1301
1302         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1303                 /*
1304                  * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1305                  * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1306                  * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1307                  */
1308                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1309                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1310                                 /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1311                                 if (!PageTransCompound(page)) {
1312                                         /*
1313                                          * Holding pte lock, we do *not* need
1314                                          * mmap_sem here
1315                                          */
1316                                         mlock_vma_page(page);
1317                                 }
1318                                 ret = false;
1319                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1320                                 break;
1321                         }
1322                         if (flags & TTU_MUNLOCK)
1323                                 continue;
1324                 }
1325
1326                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1327                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1328
1329                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1330                 address = pvmw.address;
1331
1332
1333                 if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1334                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
1335                                                 pvmw.pte)) {
1336                                 ret = false;
1337                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1338                                 break;
1339                         }
1340                 }
1341
1342                 /* Nuke the page table entry. */
1343                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1344                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1345                         /*
1346                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1347                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1348                          * If the entry was previously clean then the
1349                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1350                          * transition on a cached TLB entry is written through
1351                          * and traps if the PTE is unmapped.
1352                          */
1353                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1354
1355                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1356                 } else {
1357                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1358                 }
1359
1360                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1361                 if (pte_dirty(pteval))
1362                         set_page_dirty(page);
1363
1364                 /* Update high watermark before we lower rss */
1365                 update_hiwater_rss(mm);
1366
1367                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1368                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1369                         if (PageHuge(page)) {
1370                                 int nr = 1 << compound_order(page);
1371                                 hugetlb_count_sub(nr, mm);
1372                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1373                                                      pvmw.pte, pteval,
1374                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1375                         } else {
1376                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1377                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1378                         }
1379
1380                 } else if (pte_unused(pteval)) {
1381                         /*
1382                          * The guest indicated that the page content is of no
1383                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1384                          * will take care of the rest.
1385                          */
1386                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1387                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1388                                 (flags & TTU_MIGRATION)) {
1389                         swp_entry_t entry;
1390                         pte_t swp_pte;
1391                         /*
1392                          * Store the pfn of the page in a special migration
1393                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1394                          * pte is removed and then restart fault handling.
1395                          */
1396                         entry = make_migration_entry(subpage,
1397                                         pte_write(pteval));
1398                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1399                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1400                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1401                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1402                 } else if (PageAnon(page)) {
1403                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1404                         pte_t swp_pte;
1405                         /*
1406                          * Store the swap location in the pte.
1407                          * See handle_pte_fault() ...
1408                          */
1409                         if (unlikely(PageSwapBacked(page) != PageSwapCache(page))) {
1410                                 WARN_ON_ONCE(1);
1411                                 ret = false;
1412                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1413                                 break;
1414                         }
1415
1416                         /* MADV_FREE page check */
1417                         if (!PageSwapBacked(page)) {
1418                                 if (!PageDirty(page)) {
1419                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1420                                         goto discard;
1421                                 }
1422
1423                                 /*
1424                                  * If the page was redirtied, it cannot be
1425                                  * discarded. Remap the page to page table.
1426                                  */
1427                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1428                                 SetPageSwapBacked(page);
1429                                 ret = false;
1430                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1431                                 break;
1432                         }
1433
1434                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1435                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1436                                 ret = false;
1437                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1438                                 break;
1439                         }
1440                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1441                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1442                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1443                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1444                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1445                         }
1446                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1447                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1448                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1449                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1450                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1451                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1452                 } else
1453                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1454 discard:
1455                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1456                 put_page(page);
1457                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1458         }
1459         return ret;
1460 }
1461
1462 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1463 {
1464         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1465
1466         if (!maybe_stack)
1467                 return false;
1468
1469         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1470                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1471                 return true;
1472
1473         return false;
1474 }
1475
1476 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1477 {
1478         return is_vma_temporary_stack(vma);
1479 }
1480
1481 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1482 {
1483         return !total_mapcount(page);
1484 }
1485
1486 /**
1487  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1488  * @page: the page to get unmapped
1489  * @flags: action and flags
1490  *
1491  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1492  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1493  *
1494  * If unmap is successful, return true. Otherwise, false.
1495  */
1496 bool try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1497 {
1498         struct rmap_walk_control rwc = {
1499                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1500                 .arg = (void *)flags,
1501                 .done = page_mapcount_is_zero,
1502                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1503         };
1504
1505         /*
1506          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1507          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1508          * page tables leading to a race where migration cannot
1509          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1510          * locking requirements of exec(), migration skips
1511          * temporary VMAs until after exec() completes.
1512          */
1513         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1514                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1515
1516         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1517                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1518         else
1519                 rmap_walk(page, &rwc);
1520
1521         return !page_mapcount(page) ? true : false;
1522 }
1523
1524 static int page_not_mapped(struct page *page)
1525 {
1526         return !page_mapped(page);
1527 };
1528
1529 /**
1530  * try_to_munlock - try to munlock a page
1531  * @page: the page to be munlocked
1532  *
1533  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1534  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1535  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1536  */
1537
1538 void try_to_munlock(struct page *page)
1539 {
1540         struct rmap_walk_control rwc = {
1541                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1542                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1543                 .done = page_not_mapped,
1544                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1545
1546         };
1547
1548         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1549         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page) && PageDoubleMap(page), page);
1550
1551         rmap_walk(page, &rwc);
1552 }
1553
1554 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1555 {
1556         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1557
1558         anon_vma_free(anon_vma);
1559         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1560                 anon_vma_free(root);
1561 }
1562
1563 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1564                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1565 {
1566         struct anon_vma *anon_vma;
1567
1568         if (rwc->anon_lock)
1569                 return rwc->anon_lock(page);
1570
1571         /*
1572          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1573          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1574          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1575          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1576          */
1577         anon_vma = page_anon_vma(page);
1578         if (!anon_vma)
1579                 return NULL;
1580
1581         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1582         return anon_vma;
1583 }
1584
1585 /*
1586  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1587  * rmap method
1588  * @page: the page to be handled
1589  * @rwc: control variable according to each walk type
1590  *
1591  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1592  * contained in the anon_vma struct it points to.
1593  *
1594  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1595  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1596  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1597  * LOCKED.
1598  */
1599 static void rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1600                 bool locked)
1601 {
1602         struct anon_vma *anon_vma;
1603         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1604         struct anon_vma_chain *avc;
1605
1606         if (locked) {
1607                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1608                 /* anon_vma disappear under us? */
1609                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1610         } else {
1611                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1612         }
1613         if (!anon_vma)
1614                 return;
1615
1616         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1617         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1618         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
1619                         pgoff_start, pgoff_end) {
1620                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1621                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1622
1623                 cond_resched();
1624
1625                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1626                         continue;
1627
1628                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1629                         break;
1630                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1631                         break;
1632         }
1633
1634         if (!locked)
1635                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1636 }
1637
1638 /*
1639  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1640  * @page: the page to be handled
1641  * @rwc: control variable according to each walk type
1642  *
1643  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1644  * contained in the address_space struct it points to.
1645  *
1646  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1647  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1648  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1649  * LOCKED.
1650  */
1651 static void rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1652                 bool locked)
1653 {
1654         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1655         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1656         struct vm_area_struct *vma;
1657
1658         /*
1659          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1660          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1661          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1662          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1663          */
1664         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1665
1666         if (!mapping)
1667                 return;
1668
1669         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1670         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1671         if (!locked)
1672                 i_mmap_lock_read(mapping);
1673         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
1674                         pgoff_start, pgoff_end) {
1675                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1676
1677                 cond_resched();
1678
1679                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1680                         continue;
1681
1682                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1683                         goto done;
1684                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1685                         goto done;
1686         }
1687
1688 done:
1689         if (!locked)
1690                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1691 }
1692
1693 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1694 {
1695         if (unlikely(PageKsm(page)))
1696                 rmap_walk_ksm(page, rwc);
1697         else if (PageAnon(page))
1698                 rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1699         else
1700                 rmap_walk_file(page, rwc, false);
1701 }
1702
1703 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1704 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1705 {
1706         /* no ksm support for now */
1707         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1708         if (PageAnon(page))
1709                 rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1710         else
1711                 rmap_walk_file(page, rwc, true);
1712 }
1713
1714 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1715 /*
1716  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1717  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1718  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1719  */
1720 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1721         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1722 {
1723         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1724
1725         BUG_ON(!anon_vma);
1726
1727         if (PageAnon(page))
1728                 return;
1729         if (!exclusive)
1730                 anon_vma = anon_vma->root;
1731
1732         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1733         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1734         page->index = linear_page_index(vma, address);
1735 }
1736
1737 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1738                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1739 {
1740         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1741         int first;
1742
1743         BUG_ON(!PageLocked(page));
1744         BUG_ON(!anon_vma);
1745         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1746         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1747         if (first)
1748                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1749 }
1750
1751 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1752                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1753 {
1754         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1755         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1756         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1757 }
1758 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */