]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/rmap.c
8cbd62fde0f18528a1eb7e15486bbc8995c70670
[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  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61
62 #include "internal.h"
63
64 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
65 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
66
67 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
68 {
69         struct anon_vma *anon_vma;
70
71         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
72         if (anon_vma) {
73                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
74                 /*
75                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
76                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
77                  */
78                 anon_vma->root = anon_vma;
79         }
80
81         return anon_vma;
82 }
83
84 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
85 {
86         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
87
88         /*
89          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
90          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
91          * freed.
92          *
93          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
94          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
95          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
96          *
97          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
98          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
99          *   LOCK                                 MB
100          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
101          *
102          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
103          * happen _before_ what follows.
104          */
105         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
106                 anon_vma_lock(anon_vma);
107                 anon_vma_unlock(anon_vma);
108         }
109
110         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
111 }
112
113 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
114 {
115         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
116 }
117
118 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
119 {
120         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
121 }
122
123 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
124                                 struct anon_vma_chain *avc,
125                                 struct anon_vma *anon_vma)
126 {
127         avc->vma = vma;
128         avc->anon_vma = anon_vma;
129         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
130
131         /*
132          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
133          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
134          */
135         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
136 }
137
138 /**
139  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
140  * @vma: the memory region in question
141  *
142  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
143  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
144  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
145  *
146  * The common case will be that we already have one, but if
147  * not we either need to find an adjacent mapping that we
148  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
149  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
150  * allocate a new one.
151  *
152  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
153  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
154  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
155  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
156  * anon_vma isn't actually destroyed).
157  *
158  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
159  * for the new allocation. At the same time, we do not want
160  * to do any locking for the common case of already having
161  * an anon_vma.
162  *
163  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
164  */
165 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
166 {
167         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
168         struct anon_vma_chain *avc;
169
170         might_sleep();
171         if (unlikely(!anon_vma)) {
172                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
173                 struct anon_vma *allocated;
174
175                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
176                 if (!avc)
177                         goto out_enomem;
178
179                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
180                 allocated = NULL;
181                 if (!anon_vma) {
182                         anon_vma = anon_vma_alloc();
183                         if (unlikely(!anon_vma))
184                                 goto out_enomem_free_avc;
185                         allocated = anon_vma;
186                 }
187
188                 anon_vma_lock(anon_vma);
189                 /* page_table_lock to protect against threads */
190                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
191                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
192                         vma->anon_vma = anon_vma;
193                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
194                         allocated = NULL;
195                         avc = NULL;
196                 }
197                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
198                 anon_vma_unlock(anon_vma);
199
200                 if (unlikely(allocated))
201                         put_anon_vma(allocated);
202                 if (unlikely(avc))
203                         anon_vma_chain_free(avc);
204         }
205         return 0;
206
207  out_enomem_free_avc:
208         anon_vma_chain_free(avc);
209  out_enomem:
210         return -ENOMEM;
211 }
212
213 /*
214  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
215  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
216  * have the same vma.
217  *
218  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
219  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
220  */
221 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
222 {
223         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
224         if (new_root != root) {
225                 if (WARN_ON_ONCE(root))
226                         mutex_unlock(&root->mutex);
227                 root = new_root;
228                 mutex_lock(&root->mutex);
229         }
230         return root;
231 }
232
233 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
234 {
235         if (root)
236                 mutex_unlock(&root->mutex);
237 }
238
239 /*
240  * Attach the anon_vmas from src to dst.
241  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
242  */
243 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
244 {
245         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
246         struct anon_vma *root = NULL;
247
248         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
249                 struct anon_vma *anon_vma;
250
251                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
252                 if (unlikely(!avc)) {
253                         unlock_anon_vma_root(root);
254                         root = NULL;
255                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
256                         if (!avc)
257                                 goto enomem_failure;
258                 }
259                 anon_vma = pavc->anon_vma;
260                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
261                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
262         }
263         unlock_anon_vma_root(root);
264         return 0;
265
266  enomem_failure:
267         unlink_anon_vmas(dst);
268         return -ENOMEM;
269 }
270
271 /*
272  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
273  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
274  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
275  */
276 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
277 {
278         struct anon_vma_chain *avc;
279         struct anon_vma *anon_vma;
280
281         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
282         if (!pvma->anon_vma)
283                 return 0;
284
285         /*
286          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
287          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
288          */
289         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
290                 return -ENOMEM;
291
292         /* Then add our own anon_vma. */
293         anon_vma = anon_vma_alloc();
294         if (!anon_vma)
295                 goto out_error;
296         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
297         if (!avc)
298                 goto out_error_free_anon_vma;
299
300         /*
301          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
302          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
303          */
304         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
305         /*
306          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
307          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
308          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
309          */
310         get_anon_vma(anon_vma->root);
311         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
312         vma->anon_vma = anon_vma;
313         anon_vma_lock(anon_vma);
314         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
315         anon_vma_unlock(anon_vma);
316
317         return 0;
318
319  out_error_free_anon_vma:
320         put_anon_vma(anon_vma);
321  out_error:
322         unlink_anon_vmas(vma);
323         return -ENOMEM;
324 }
325
326 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
327 {
328         struct anon_vma_chain *avc, *next;
329         struct anon_vma *root = NULL;
330
331         /*
332          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
333          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
334          */
335         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
336                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
337
338                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
339                 list_del(&avc->same_anon_vma);
340
341                 /*
342                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
343                  * to free them outside the lock.
344                  */
345                 if (list_empty(&anon_vma->head))
346                         continue;
347
348                 list_del(&avc->same_vma);
349                 anon_vma_chain_free(avc);
350         }
351         unlock_anon_vma_root(root);
352
353         /*
354          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
355          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
356          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
357          */
358         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
359                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
360
361                 put_anon_vma(anon_vma);
362
363                 list_del(&avc->same_vma);
364                 anon_vma_chain_free(avc);
365         }
366 }
367
368 static void anon_vma_ctor(void *data)
369 {
370         struct anon_vma *anon_vma = data;
371
372         mutex_init(&anon_vma->mutex);
373         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
374         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
375 }
376
377 void __init anon_vma_init(void)
378 {
379         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
380                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
381         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
382 }
383
384 /*
385  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
386  *
387  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
388  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
389  * have been relevant to this page.
390  *
391  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
392  * returned may already be freed (and even reused).
393  *
394  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
395  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
396  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
397  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
398  *
399  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
400  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
401  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
402  *
403  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
404  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
405  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
406  */
407 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
408 {
409         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
410         unsigned long anon_mapping;
411
412         rcu_read_lock();
413         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
414         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
415                 goto out;
416         if (!page_mapped(page))
417                 goto out;
418
419         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
420         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
421                 anon_vma = NULL;
422                 goto out;
423         }
424
425         /*
426          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
427          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
428          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
429          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
430          * above cannot corrupt).
431          */
432         if (!page_mapped(page)) {
433                 put_anon_vma(anon_vma);
434                 anon_vma = NULL;
435         }
436 out:
437         rcu_read_unlock();
438
439         return anon_vma;
440 }
441
442 /*
443  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
444  *
445  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
446  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
447  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
448  */
449 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
450 {
451         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
452         struct anon_vma *root_anon_vma;
453         unsigned long anon_mapping;
454
455         rcu_read_lock();
456         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
457         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
458                 goto out;
459         if (!page_mapped(page))
460                 goto out;
461
462         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
463         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
464         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
465                 /*
466                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
467                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
468                  * not go away, see anon_vma_free().
469                  */
470                 if (!page_mapped(page)) {
471                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
472                         anon_vma = NULL;
473                 }
474                 goto out;
475         }
476
477         /* trylock failed, we got to sleep */
478         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
479                 anon_vma = NULL;
480                 goto out;
481         }
482
483         if (!page_mapped(page)) {
484                 put_anon_vma(anon_vma);
485                 anon_vma = NULL;
486                 goto out;
487         }
488
489         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
490         rcu_read_unlock();
491         anon_vma_lock(anon_vma);
492
493         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
494                 /*
495                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
496                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
497                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
498                  */
499                 anon_vma_unlock(anon_vma);
500                 __put_anon_vma(anon_vma);
501                 anon_vma = NULL;
502         }
503
504         return anon_vma;
505
506 out:
507         rcu_read_unlock();
508         return anon_vma;
509 }
510
511 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
512 {
513         anon_vma_unlock(anon_vma);
514 }
515
516 /*
517  * At what user virtual address is page expected in @vma?
518  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
519  * within the range mapped the @vma.
520  */
521 inline unsigned long
522 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
523 {
524         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
525         unsigned long address;
526
527         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
528                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
529         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
530         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
531                 /* page should be within @vma mapping range */
532                 return -EFAULT;
533         }
534         return address;
535 }
536
537 /*
538  * At what user virtual address is page expected in vma?
539  * Caller should check the page is actually part of the vma.
540  */
541 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
542 {
543         if (PageAnon(page)) {
544                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
545                 /*
546                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
547                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
548                  */
549                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
550                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
551                         return -EFAULT;
552         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
553                 if (!vma->vm_file ||
554                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
555                         return -EFAULT;
556         } else
557                 return -EFAULT;
558         return vma_address(page, vma);
559 }
560
561 /*
562  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
563  *
564  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
565  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
566  * highly shared pages).
567  *
568  * On success returns with pte mapped and locked.
569  */
570 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
571                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
572 {
573         pgd_t *pgd;
574         pud_t *pud;
575         pmd_t *pmd;
576         pte_t *pte;
577         spinlock_t *ptl;
578
579         if (unlikely(PageHuge(page))) {
580                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
581                 ptl = &mm->page_table_lock;
582                 goto check;
583         }
584
585         pgd = pgd_offset(mm, address);
586         if (!pgd_present(*pgd))
587                 return NULL;
588
589         pud = pud_offset(pgd, address);
590         if (!pud_present(*pud))
591                 return NULL;
592
593         pmd = pmd_offset(pud, address);
594         if (!pmd_present(*pmd))
595                 return NULL;
596         if (pmd_trans_huge(*pmd))
597                 return NULL;
598
599         pte = pte_offset_map(pmd, address);
600         /* Make a quick check before getting the lock */
601         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
602                 pte_unmap(pte);
603                 return NULL;
604         }
605
606         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
607 check:
608         spin_lock(ptl);
609         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
610                 *ptlp = ptl;
611                 return pte;
612         }
613         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
614         return NULL;
615 }
616
617 /**
618  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
619  * @page: the page to test
620  * @vma: the VMA to test
621  *
622  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
623  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
624  * valid for normal file or anonymous VMAs.
625  */
626 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
627 {
628         unsigned long address;
629         pte_t *pte;
630         spinlock_t *ptl;
631
632         address = vma_address(page, vma);
633         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
634                 return 0;
635         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
636         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
637                 return 0;
638         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
639
640         return 1;
641 }
642
643 /*
644  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
645  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
646  */
647 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
648                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
649                         unsigned long *vm_flags)
650 {
651         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
652         int referenced = 0;
653
654         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
655                 pmd_t *pmd;
656
657                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
658                 /*
659                  * rmap might return false positives; we must filter
660                  * these out using page_check_address_pmd().
661                  */
662                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
663                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
664                 if (!pmd) {
665                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
666                         goto out;
667                 }
668
669                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
670                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
671                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
672                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
673                         goto out;
674                 }
675
676                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
677                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
678                         referenced++;
679                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
680         } else {
681                 pte_t *pte;
682                 spinlock_t *ptl;
683
684                 /*
685                  * rmap might return false positives; we must filter
686                  * these out using page_check_address().
687                  */
688                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
689                 if (!pte)
690                         goto out;
691
692                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
693                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
694                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
695                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
696                         goto out;
697                 }
698
699                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
700                         /*
701                          * Don't treat a reference through a sequentially read
702                          * mapping as such.  If the page has been used in
703                          * another mapping, we will catch it; if this other
704                          * mapping is already gone, the unmap path will have
705                          * set PG_referenced or activated the page.
706                          */
707                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
708                                 referenced++;
709                 }
710                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
711         }
712
713         (*mapcount)--;
714
715         if (referenced)
716                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
717 out:
718         return referenced;
719 }
720
721 static int page_referenced_anon(struct page *page,
722                                 struct mem_cgroup *memcg,
723                                 unsigned long *vm_flags)
724 {
725         unsigned int mapcount;
726         struct anon_vma *anon_vma;
727         struct anon_vma_chain *avc;
728         int referenced = 0;
729
730         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
731         if (!anon_vma)
732                 return referenced;
733
734         mapcount = page_mapcount(page);
735         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
736                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
737                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
738                 if (address == -EFAULT)
739                         continue;
740                 /*
741                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
742                  * counting on behalf of references from different
743                  * cgroups
744                  */
745                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
746                         continue;
747                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
748                                                   &mapcount, vm_flags);
749                 if (!mapcount)
750                         break;
751         }
752
753         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
754         return referenced;
755 }
756
757 /**
758  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
759  * @page: the page we're checking references on.
760  * @memcg: target memory control group
761  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
762  *
763  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
764  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
765  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
766  * of references it found.
767  *
768  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
769  */
770 static int page_referenced_file(struct page *page,
771                                 struct mem_cgroup *memcg,
772                                 unsigned long *vm_flags)
773 {
774         unsigned int mapcount;
775         struct address_space *mapping = page->mapping;
776         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
777         struct vm_area_struct *vma;
778         int referenced = 0;
779
780         /*
781          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
782          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
783          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
784          */
785         BUG_ON(PageAnon(page));
786
787         /*
788          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
789          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
790          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
791          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
792          */
793         BUG_ON(!PageLocked(page));
794
795         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
796
797         /*
798          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
799          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
800          */
801         mapcount = page_mapcount(page);
802
803         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
804                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
805                 if (address == -EFAULT)
806                         continue;
807                 /*
808                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
809                  * counting on behalf of references from different
810                  * cgroups
811                  */
812                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
813                         continue;
814                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
815                                                   &mapcount, vm_flags);
816                 if (!mapcount)
817                         break;
818         }
819
820         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
821         return referenced;
822 }
823
824 /**
825  * page_referenced - test if the page was referenced
826  * @page: the page to test
827  * @is_locked: caller holds lock on the page
828  * @memcg: target memory cgroup
829  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
830  *
831  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
832  * returns the number of ptes which referenced the page.
833  */
834 int page_referenced(struct page *page,
835                     int is_locked,
836                     struct mem_cgroup *memcg,
837                     unsigned long *vm_flags)
838 {
839         int referenced = 0;
840         int we_locked = 0;
841
842         *vm_flags = 0;
843         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
844                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
845                         we_locked = trylock_page(page);
846                         if (!we_locked) {
847                                 referenced++;
848                                 goto out;
849                         }
850                 }
851                 if (unlikely(PageKsm(page)))
852                         referenced += page_referenced_ksm(page, memcg,
853                                                                 vm_flags);
854                 else if (PageAnon(page))
855                         referenced += page_referenced_anon(page, memcg,
856                                                                 vm_flags);
857                 else if (page->mapping)
858                         referenced += page_referenced_file(page, memcg,
859                                                                 vm_flags);
860                 if (we_locked)
861                         unlock_page(page);
862
863                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
864                         referenced++;
865         }
866 out:
867         return referenced;
868 }
869
870 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
871                             unsigned long address)
872 {
873         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
874         pte_t *pte;
875         spinlock_t *ptl;
876         int ret = 0;
877
878         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
879         if (!pte)
880                 goto out;
881
882         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
883                 pte_t entry;
884
885                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
886                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
887                 entry = pte_wrprotect(entry);
888                 entry = pte_mkclean(entry);
889                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
890                 ret = 1;
891         }
892
893         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
894 out:
895         return ret;
896 }
897
898 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
899 {
900         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
901         struct vm_area_struct *vma;
902         int ret = 0;
903
904         BUG_ON(PageAnon(page));
905
906         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
907         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
908                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
909                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
910                         if (address == -EFAULT)
911                                 continue;
912                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
913                 }
914         }
915         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
916         return ret;
917 }
918
919 int page_mkclean(struct page *page)
920 {
921         int ret = 0;
922
923         BUG_ON(!PageLocked(page));
924
925         if (page_mapped(page)) {
926                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
927                 if (mapping) {
928                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
929                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
930                                 ret = 1;
931                 }
932         }
933
934         return ret;
935 }
936 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
937
938 /**
939  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
940  * @page:       the page to move to our anon_vma
941  * @vma:        the vma the page belongs to
942  * @address:    the user virtual address mapped
943  *
944  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
945  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
946  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
947  * processes.
948  */
949 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
950         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
951 {
952         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
953
954         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
955         VM_BUG_ON(!anon_vma);
956         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
957
958         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
959         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->index != 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  *
1025  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1026  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1027  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1028  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1029  */
1030 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1031         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1032 {
1033         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1038  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1039  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1040  */
1041 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1042         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1043 {
1044         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1045         if (first) {
1046                 if (!PageTransHuge(page))
1047                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1048                 else
1049                         __inc_zone_page_state(page,
1050                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1051         }
1052         if (unlikely(PageKsm(page)))
1053                 return;
1054
1055         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1056         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1057         if (first)
1058                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1059         else
1060                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1061 }
1062
1063 /**
1064  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1065  * @page:       the page to add the mapping to
1066  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1067  * @address:    the user virtual address mapped
1068  *
1069  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1070  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1071  * Page does not have to be locked.
1072  */
1073 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1074         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1075 {
1076         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1077         SetPageSwapBacked(page);
1078         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1079         if (!PageTransHuge(page))
1080                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1081         else
1082                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1083         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1084         if (page_evictable(page, vma))
1085                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1086         else
1087                 add_page_to_unevictable_list(page);
1088 }
1089
1090 /**
1091  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1092  * @page: the page to add the mapping to
1093  *
1094  * The caller needs to hold the pte lock.
1095  */
1096 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1097 {
1098         bool locked;
1099         unsigned long flags;
1100
1101         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1102         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1103                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1104                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1105         }
1106         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1111  * @page: page to remove mapping from
1112  *
1113  * The caller needs to hold the pte lock.
1114  */
1115 void page_remove_rmap(struct page *page)
1116 {
1117         bool anon = PageAnon(page);
1118         bool locked;
1119         unsigned long flags;
1120
1121         /*
1122          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1123          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1124          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1125          */
1126         if (!anon)
1127                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1128
1129         /* page still mapped by someone else? */
1130         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1131                 goto out;
1132
1133         /*
1134          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1135          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1136          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1137          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1138          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1139          */
1140         if ((!anon || PageSwapCache(page)) &&
1141             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1142                 set_page_dirty(page);
1143         /*
1144          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1145          * and not charged by memcg for now.
1146          */
1147         if (unlikely(PageHuge(page)))
1148                 goto out;
1149         if (anon) {
1150                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1151                 if (!PageTransHuge(page))
1152                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1153                 else
1154                         __dec_zone_page_state(page,
1155                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1156         } else {
1157                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1158                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1159         }
1160         /*
1161          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1162          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1163          * which increments mapcount after us but sets mapping
1164          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1165          * and remember that it's only reliable while mapped.
1166          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1167          * faster for those pages still in swapcache.
1168          */
1169 out:
1170         if (!anon)
1171                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1176  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1177  */
1178 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1179                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1180 {
1181         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1182         pte_t *pte;
1183         pte_t pteval;
1184         spinlock_t *ptl;
1185         int ret = SWAP_AGAIN;
1186
1187         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1188         if (!pte)
1189                 goto out;
1190
1191         /*
1192          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1193          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1194          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1195          */
1196         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1197                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1198                         goto out_mlock;
1199
1200                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1201                         goto out_unmap;
1202         }
1203         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1204                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1205                         ret = SWAP_FAIL;
1206                         goto out_unmap;
1207                 }
1208         }
1209
1210         /* Nuke the page table entry. */
1211         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1212         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1213
1214         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1215         if (pte_dirty(pteval))
1216                 set_page_dirty(page);
1217
1218         /* Update high watermark before we lower rss */
1219         update_hiwater_rss(mm);
1220
1221         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1222                 if (PageAnon(page))
1223                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1224                 else
1225                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1226                 set_pte_at(mm, address, pte,
1227                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1228         } else if (PageAnon(page)) {
1229                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1230
1231                 if (PageSwapCache(page)) {
1232                         /*
1233                          * Store the swap location in the pte.
1234                          * See handle_pte_fault() ...
1235                          */
1236                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1237                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1238                                 ret = SWAP_FAIL;
1239                                 goto out_unmap;
1240                         }
1241                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1242                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1243                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1244                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1245                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1246                         }
1247                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1248                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1249                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1250                         /*
1251                          * Store the pfn of the page in a special migration
1252                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1253                          * pte is removed and then restart fault handling.
1254                          */
1255                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1256                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1257                 }
1258                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1259                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1260         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1261                    (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1262                 /* Establish migration entry for a file page */
1263                 swp_entry_t entry;
1264                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1265                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1266         } else
1267                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1268
1269         page_remove_rmap(page);
1270         page_cache_release(page);
1271
1272 out_unmap:
1273         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1274 out:
1275         return ret;
1276
1277 out_mlock:
1278         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1279
1280
1281         /*
1282          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1283          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1284          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1285          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1286          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1287          * page is actually mlocked.
1288          */
1289         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1290                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1291                         mlock_vma_page(page);
1292                         ret = SWAP_MLOCK;
1293                 }
1294                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1295         }
1296         return ret;
1297 }
1298
1299 /*
1300  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1301  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1302  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1303  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1304  *
1305  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1306  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1307  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1308  * around the vma's virtual address space.
1309  *
1310  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1311  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1312  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1313  *
1314  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1315  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1316  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1317  *
1318  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1319  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1320  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1321  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1322  */
1323 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1324 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1325
1326 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1327                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1328 {
1329         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1330         pgd_t *pgd;
1331         pud_t *pud;
1332         pmd_t *pmd;
1333         pte_t *pte;
1334         pte_t pteval;
1335         spinlock_t *ptl;
1336         struct page *page;
1337         unsigned long address;
1338         unsigned long end;
1339         int ret = SWAP_AGAIN;
1340         int locked_vma = 0;
1341
1342         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1343         end = address + CLUSTER_SIZE;
1344         if (address < vma->vm_start)
1345                 address = vma->vm_start;
1346         if (end > vma->vm_end)
1347                 end = vma->vm_end;
1348
1349         pgd = pgd_offset(mm, address);
1350         if (!pgd_present(*pgd))
1351                 return ret;
1352
1353         pud = pud_offset(pgd, address);
1354         if (!pud_present(*pud))
1355                 return ret;
1356
1357         pmd = pmd_offset(pud, address);
1358         if (!pmd_present(*pmd))
1359                 return ret;
1360
1361         /*
1362          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1363          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1364          */
1365         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1366                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1367                 if (!locked_vma)
1368                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1369         }
1370
1371         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1372
1373         /* Update high watermark before we lower rss */
1374         update_hiwater_rss(mm);
1375
1376         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1377                 if (!pte_present(*pte))
1378                         continue;
1379                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1380                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1381
1382                 if (locked_vma) {
1383                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1384                         if (page == check_page)
1385                                 ret = SWAP_MLOCK;
1386                         continue;       /* don't unmap */
1387                 }
1388
1389                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1390                         continue;
1391
1392                 /* Nuke the page table entry. */
1393                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1394                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1395
1396                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1397                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1398                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1399
1400                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1401                 if (pte_dirty(pteval))
1402                         set_page_dirty(page);
1403
1404                 page_remove_rmap(page);
1405                 page_cache_release(page);
1406                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1407                 (*mapcount)--;
1408         }
1409         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1410         if (locked_vma)
1411                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1412         return ret;
1413 }
1414
1415 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1416 {
1417         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1418
1419         if (!maybe_stack)
1420                 return false;
1421
1422         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1423                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1424                 return true;
1425
1426         return false;
1427 }
1428
1429 /**
1430  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1431  * rmap method
1432  * @page: the page to unmap/unlock
1433  * @flags: action and flags
1434  *
1435  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1436  * contained in the anon_vma struct it points to.
1437  *
1438  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1439  * anonymous pages.
1440  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1441  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1442  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1443  * 'LOCKED.
1444  */
1445 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1446 {
1447         struct anon_vma *anon_vma;
1448         struct anon_vma_chain *avc;
1449         int ret = SWAP_AGAIN;
1450
1451         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1452         if (!anon_vma)
1453                 return ret;
1454
1455         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1456                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1457                 unsigned long address;
1458
1459                 /*
1460                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1461                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1462                  * page tables leading to a race where migration cannot
1463                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1464                  * locking requirements of exec(), migration skips
1465                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1466                  */
1467                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1468                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1469                         continue;
1470
1471                 address = vma_address(page, vma);
1472                 if (address == -EFAULT)
1473                         continue;
1474                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1475                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1480         return ret;
1481 }
1482
1483 /**
1484  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1485  * @page: the page to unmap/unlock
1486  * @flags: action and flags
1487  *
1488  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1489  * contained in the address_space struct it points to.
1490  *
1491  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1492  * object-based pages.
1493  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1494  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1495  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1496  * 'LOCKED.
1497  */
1498 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1499 {
1500         struct address_space *mapping = page->mapping;
1501         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1502         struct vm_area_struct *vma;
1503         int ret = SWAP_AGAIN;
1504         unsigned long cursor;
1505         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1506         unsigned long max_nl_size = 0;
1507         unsigned int mapcount;
1508
1509         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1510         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1511                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1512                 if (address == -EFAULT)
1513                         continue;
1514                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1515                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1516                         goto out;
1517         }
1518
1519         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1520                 goto out;
1521
1522         /*
1523          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1524          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1525          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1526          */
1527         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1528                 goto out;
1529
1530         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1531                                                         shared.nonlinear) {
1532                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1533                 if (cursor > max_nl_cursor)
1534                         max_nl_cursor = cursor;
1535                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1536                 if (cursor > max_nl_size)
1537                         max_nl_size = cursor;
1538         }
1539
1540         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1541                 ret = SWAP_FAIL;
1542                 goto out;
1543         }
1544
1545         /*
1546          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1547          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1548          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1549          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1550          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1551          */
1552         mapcount = page_mapcount(page);
1553         if (!mapcount)
1554                 goto out;
1555         cond_resched();
1556
1557         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1558         if (max_nl_cursor == 0)
1559                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1560
1561         do {
1562                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1563                                                         shared.nonlinear) {
1564                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1565                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1566                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1567                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1568                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1569                                         ret = SWAP_MLOCK;
1570                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1571                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1572                                 if ((int)mapcount <= 0)
1573                                         goto out;
1574                         }
1575                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1576                 }
1577                 cond_resched();
1578                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1579         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1580
1581         /*
1582          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1583          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1584          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1585          */
1586         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1587                 vma->vm_private_data = NULL;
1588 out:
1589         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1590         return ret;
1591 }
1592
1593 /**
1594  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1595  * @page: the page to get unmapped
1596  * @flags: action and flags
1597  *
1598  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1599  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1600  * Return values are:
1601  *
1602  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1603  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1604  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1605  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1606  */
1607 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1608 {
1609         int ret;
1610
1611         BUG_ON(!PageLocked(page));
1612         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1613
1614         if (unlikely(PageKsm(page)))
1615                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1616         else if (PageAnon(page))
1617                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1618         else
1619                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1620         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1621                 ret = SWAP_SUCCESS;
1622         return ret;
1623 }
1624
1625 /**
1626  * try_to_munlock - try to munlock a page
1627  * @page: the page to be munlocked
1628  *
1629  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1630  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1631  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1632  *
1633  * Return values are:
1634  *
1635  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1636  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1637  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1638  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1639  */
1640 int try_to_munlock(struct page *page)
1641 {
1642         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1643
1644         if (unlikely(PageKsm(page)))
1645                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1646         else if (PageAnon(page))
1647                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1648         else
1649                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1650 }
1651
1652 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1653 {
1654         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1655
1656         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1657                 anon_vma_free(root);
1658
1659         anon_vma_free(anon_vma);
1660 }
1661
1662 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1663 /*
1664  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1665  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1666  */
1667 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1668                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1669 {
1670         struct anon_vma *anon_vma;
1671         struct anon_vma_chain *avc;
1672         int ret = SWAP_AGAIN;
1673
1674         /*
1675          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1676          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1677          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1678          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1679          */
1680         anon_vma = page_anon_vma(page);
1681         if (!anon_vma)
1682                 return ret;
1683         anon_vma_lock(anon_vma);
1684         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1685                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1686                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1687                 if (address == -EFAULT)
1688                         continue;
1689                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1690                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1691                         break;
1692         }
1693         anon_vma_unlock(anon_vma);
1694         return ret;
1695 }
1696
1697 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1698                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1699 {
1700         struct address_space *mapping = page->mapping;
1701         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1702         struct vm_area_struct *vma;
1703         int ret = SWAP_AGAIN;
1704
1705         if (!mapping)
1706                 return ret;
1707         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1708         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1709                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1710                 if (address == -EFAULT)
1711                         continue;
1712                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1713                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1714                         break;
1715         }
1716         /*
1717          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1718          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1719          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1720          */
1721         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1722         return ret;
1723 }
1724
1725 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1726                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1727 {
1728         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1729
1730         if (unlikely(PageKsm(page)))
1731                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1732         else if (PageAnon(page))
1733                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1734         else
1735                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1736 }
1737 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1738
1739 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1740 /*
1741  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1742  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1743  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1744  */
1745 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1746         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1747 {
1748         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1749
1750         BUG_ON(!anon_vma);
1751
1752         if (PageAnon(page))
1753                 return;
1754         if (!exclusive)
1755                 anon_vma = anon_vma->root;
1756
1757         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1758         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1759         page->index = linear_page_index(vma, address);
1760 }
1761
1762 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1763                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1764 {
1765         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1766         int first;
1767
1768         BUG_ON(!PageLocked(page));
1769         BUG_ON(!anon_vma);
1770         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1771         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1772         if (first)
1773                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1774 }
1775
1776 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1777                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1778 {
1779         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1780         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1781         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1782 }
1783 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */