1e542744e13192709850a2fd6c8fc068d0bf5962
[cascardo/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->rwsem
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->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
99          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         might_sleep();
107         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
108                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
126                                 struct anon_vma_chain *avc,
127                                 struct anon_vma *anon_vma)
128 {
129         avc->vma = vma;
130         avc->anon_vma = anon_vma;
131         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
132         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
133 }
134
135 /**
136  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
137  * @vma: the memory region in question
138  *
139  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
140  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
141  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
142  *
143  * The common case will be that we already have one, but if
144  * not we either need to find an adjacent mapping that we
145  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
146  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
147  * allocate a new one.
148  *
149  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
150  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
151  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
152  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
153  * anon_vma isn't actually destroyed).
154  *
155  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
156  * for the new allocation. At the same time, we do not want
157  * to do any locking for the common case of already having
158  * an anon_vma.
159  *
160  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
161  */
162 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
163 {
164         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
165         struct anon_vma_chain *avc;
166
167         might_sleep();
168         if (unlikely(!anon_vma)) {
169                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
170                 struct anon_vma *allocated;
171
172                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
173                 if (!avc)
174                         goto out_enomem;
175
176                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
177                 allocated = NULL;
178                 if (!anon_vma) {
179                         anon_vma = anon_vma_alloc();
180                         if (unlikely(!anon_vma))
181                                 goto out_enomem_free_avc;
182                         allocated = anon_vma;
183                 }
184
185                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
186                 /* page_table_lock to protect against threads */
187                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
188                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
189                         vma->anon_vma = anon_vma;
190                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
191                         allocated = NULL;
192                         avc = NULL;
193                 }
194                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
195                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
196
197                 if (unlikely(allocated))
198                         put_anon_vma(allocated);
199                 if (unlikely(avc))
200                         anon_vma_chain_free(avc);
201         }
202         return 0;
203
204  out_enomem_free_avc:
205         anon_vma_chain_free(avc);
206  out_enomem:
207         return -ENOMEM;
208 }
209
210 /*
211  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
212  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
213  * have the same vma.
214  *
215  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
216  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
217  */
218 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
219 {
220         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
221         if (new_root != root) {
222                 if (WARN_ON_ONCE(root))
223                         up_write(&root->rwsem);
224                 root = new_root;
225                 down_write(&root->rwsem);
226         }
227         return root;
228 }
229
230 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
231 {
232         if (root)
233                 up_write(&root->rwsem);
234 }
235
236 /*
237  * Attach the anon_vmas from src to dst.
238  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
239  */
240 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
241 {
242         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
243         struct anon_vma *root = NULL;
244
245         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
246                 struct anon_vma *anon_vma;
247
248                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
249                 if (unlikely(!avc)) {
250                         unlock_anon_vma_root(root);
251                         root = NULL;
252                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
253                         if (!avc)
254                                 goto enomem_failure;
255                 }
256                 anon_vma = pavc->anon_vma;
257                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
258                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
259         }
260         unlock_anon_vma_root(root);
261         return 0;
262
263  enomem_failure:
264         unlink_anon_vmas(dst);
265         return -ENOMEM;
266 }
267
268 /*
269  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
270  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
271  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
272  */
273 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
274 {
275         struct anon_vma_chain *avc;
276         struct anon_vma *anon_vma;
277
278         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
279         if (!pvma->anon_vma)
280                 return 0;
281
282         /*
283          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
284          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
285          */
286         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
287                 return -ENOMEM;
288
289         /* Then add our own anon_vma. */
290         anon_vma = anon_vma_alloc();
291         if (!anon_vma)
292                 goto out_error;
293         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
294         if (!avc)
295                 goto out_error_free_anon_vma;
296
297         /*
298          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
299          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
300          */
301         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
302         /*
303          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
304          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
305          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
306          */
307         get_anon_vma(anon_vma->root);
308         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
309         vma->anon_vma = anon_vma;
310         anon_vma_lock_write(anon_vma);
311         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
312         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
313
314         return 0;
315
316  out_error_free_anon_vma:
317         put_anon_vma(anon_vma);
318  out_error:
319         unlink_anon_vmas(vma);
320         return -ENOMEM;
321 }
322
323 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
324 {
325         struct anon_vma_chain *avc, *next;
326         struct anon_vma *root = NULL;
327
328         /*
329          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
330          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
331          */
332         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
333                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
334
335                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
336                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
337
338                 /*
339                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
340                  * to free them outside the lock.
341                  */
342                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
343                         continue;
344
345                 list_del(&avc->same_vma);
346                 anon_vma_chain_free(avc);
347         }
348         unlock_anon_vma_root(root);
349
350         /*
351          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
352          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
353          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
354          */
355         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
356                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
357
358                 put_anon_vma(anon_vma);
359
360                 list_del(&avc->same_vma);
361                 anon_vma_chain_free(avc);
362         }
363 }
364
365 static void anon_vma_ctor(void *data)
366 {
367         struct anon_vma *anon_vma = data;
368
369         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
370         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
371         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
372 }
373
374 void __init anon_vma_init(void)
375 {
376         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
377                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
378         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
379 }
380
381 /*
382  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
383  *
384  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
385  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
386  * have been relevant to this page.
387  *
388  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
389  * returned may already be freed (and even reused).
390  *
391  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
392  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
393  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
394  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
395  *
396  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
397  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
398  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
399  *
400  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
401  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
402  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
403  */
404 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
405 {
406         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
407         unsigned long anon_mapping;
408
409         rcu_read_lock();
410         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
411         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
412                 goto out;
413         if (!page_mapped(page))
414                 goto out;
415
416         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
417         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
418                 anon_vma = NULL;
419                 goto out;
420         }
421
422         /*
423          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
424          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
425          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
426          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
427          * above cannot corrupt).
428          */
429         if (!page_mapped(page)) {
430                 rcu_read_unlock();
431                 put_anon_vma(anon_vma);
432                 return NULL;
433         }
434 out:
435         rcu_read_unlock();
436
437         return anon_vma;
438 }
439
440 /*
441  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
442  *
443  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
444  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
445  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
446  */
447 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
448 {
449         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
450         struct anon_vma *root_anon_vma;
451         unsigned long anon_mapping;
452
453         rcu_read_lock();
454         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
455         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
456                 goto out;
457         if (!page_mapped(page))
458                 goto out;
459
460         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
461         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
462         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
463                 /*
464                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
465                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
466                  * not go away, see anon_vma_free().
467                  */
468                 if (!page_mapped(page)) {
469                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
470                         anon_vma = NULL;
471                 }
472                 goto out;
473         }
474
475         /* trylock failed, we got to sleep */
476         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
477                 anon_vma = NULL;
478                 goto out;
479         }
480
481         if (!page_mapped(page)) {
482                 rcu_read_unlock();
483                 put_anon_vma(anon_vma);
484                 return NULL;
485         }
486
487         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
488         rcu_read_unlock();
489         anon_vma_lock_read(anon_vma);
490
491         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
492                 /*
493                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
494                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
495                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
496                  */
497                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
498                 __put_anon_vma(anon_vma);
499                 anon_vma = NULL;
500         }
501
502         return anon_vma;
503
504 out:
505         rcu_read_unlock();
506         return anon_vma;
507 }
508
509 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
510 {
511         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
512 }
513
514 /*
515  * At what user virtual address is page expected in @vma?
516  */
517 static inline unsigned long
518 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
519 {
520         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
521         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
522 }
523
524 inline unsigned long
525 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
526 {
527         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
528
529         /* page should be within @vma mapping range */
530         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
531
532         return address;
533 }
534
535 /*
536  * At what user virtual address is page expected in vma?
537  * Caller should check the page is actually part of the vma.
538  */
539 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
540 {
541         unsigned long address;
542         if (PageAnon(page)) {
543                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
544                 /*
545                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
546                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
547                  */
548                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
549                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
550                         return -EFAULT;
551         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
552                 if (!vma->vm_file ||
553                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
554                         return -EFAULT;
555         } else
556                 return -EFAULT;
557         address = __vma_address(page, vma);
558         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
559                 return -EFAULT;
560         return address;
561 }
562
563 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
564 {
565         pgd_t *pgd;
566         pud_t *pud;
567         pmd_t *pmd = NULL;
568         pmd_t pmde;
569
570         pgd = pgd_offset(mm, address);
571         if (!pgd_present(*pgd))
572                 goto out;
573
574         pud = pud_offset(pgd, address);
575         if (!pud_present(*pud))
576                 goto out;
577
578         pmd = pmd_offset(pud, address);
579         /*
580          * Some THP functions use the sequence pmdp_clear_flush(), set_pmd_at()
581          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
582          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
583          */
584         pmde = *pmd;
585         barrier();
586         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
587                 pmd = NULL;
588 out:
589         return pmd;
590 }
591
592 /*
593  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
594  *
595  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
596  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
597  * highly shared pages).
598  *
599  * On success returns with pte mapped and locked.
600  */
601 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
602                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
603 {
604         pmd_t *pmd;
605         pte_t *pte;
606         spinlock_t *ptl;
607
608         if (unlikely(PageHuge(page))) {
609                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
610                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
611                 if (!pte)
612                         return NULL;
613
614                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
615                 goto check;
616         }
617
618         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
619         if (!pmd)
620                 return NULL;
621
622         pte = pte_offset_map(pmd, address);
623         /* Make a quick check before getting the lock */
624         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
625                 pte_unmap(pte);
626                 return NULL;
627         }
628
629         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
630 check:
631         spin_lock(ptl);
632         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
633                 *ptlp = ptl;
634                 return pte;
635         }
636         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
637         return NULL;
638 }
639
640 /**
641  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
642  * @page: the page to test
643  * @vma: the VMA to test
644  *
645  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
646  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
647  * valid for normal file or anonymous VMAs.
648  */
649 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
650 {
651         unsigned long address;
652         pte_t *pte;
653         spinlock_t *ptl;
654
655         address = __vma_address(page, vma);
656         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
657                 return 0;
658         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
659         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
660                 return 0;
661         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
662
663         return 1;
664 }
665
666 struct page_referenced_arg {
667         int mapcount;
668         int referenced;
669         unsigned long vm_flags;
670         struct mem_cgroup *memcg;
671 };
672 /*
673  * arg: page_referenced_arg will be passed
674  */
675 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
676                         unsigned long address, void *arg)
677 {
678         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
679         spinlock_t *ptl;
680         int referenced = 0;
681         struct page_referenced_arg *pra = arg;
682
683         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
684                 pmd_t *pmd;
685
686                 /*
687                  * rmap might return false positives; we must filter
688                  * these out using page_check_address_pmd().
689                  */
690                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
691                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
692                 if (!pmd)
693                         return SWAP_AGAIN;
694
695                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
696                         spin_unlock(ptl);
697                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
698                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
699                 }
700
701                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
702                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
703                         referenced++;
704                 spin_unlock(ptl);
705         } else {
706                 pte_t *pte;
707
708                 /*
709                  * rmap might return false positives; we must filter
710                  * these out using page_check_address().
711                  */
712                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
713                 if (!pte)
714                         return SWAP_AGAIN;
715
716                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
717                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
718                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
719                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
720                 }
721
722                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
723                         /*
724                          * Don't treat a reference through a sequentially read
725                          * mapping as such.  If the page has been used in
726                          * another mapping, we will catch it; if this other
727                          * mapping is already gone, the unmap path will have
728                          * set PG_referenced or activated the page.
729                          */
730                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
731                                 referenced++;
732                 }
733                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
734         }
735
736         if (referenced) {
737                 pra->referenced++;
738                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
739         }
740
741         pra->mapcount--;
742         if (!pra->mapcount)
743                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
744
745         return SWAP_AGAIN;
746 }
747
748 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
749 {
750         struct page_referenced_arg *pra = arg;
751         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
752
753         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
754                 return true;
755
756         return false;
757 }
758
759 /**
760  * page_referenced - test if the page was referenced
761  * @page: the page to test
762  * @is_locked: caller holds lock on the page
763  * @memcg: target memory cgroup
764  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
765  *
766  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
767  * returns the number of ptes which referenced the page.
768  */
769 int page_referenced(struct page *page,
770                     int is_locked,
771                     struct mem_cgroup *memcg,
772                     unsigned long *vm_flags)
773 {
774         int ret;
775         int we_locked = 0;
776         struct page_referenced_arg pra = {
777                 .mapcount = page_mapcount(page),
778                 .memcg = memcg,
779         };
780         struct rmap_walk_control rwc = {
781                 .rmap_one = page_referenced_one,
782                 .arg = (void *)&pra,
783                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
784         };
785
786         *vm_flags = 0;
787         if (!page_mapped(page))
788                 return 0;
789
790         if (!page_rmapping(page))
791                 return 0;
792
793         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
794                 we_locked = trylock_page(page);
795                 if (!we_locked)
796                         return 1;
797         }
798
799         /*
800          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
801          * counting on behalf of references from different
802          * cgroups
803          */
804         if (memcg) {
805                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
806         }
807
808         ret = rmap_walk(page, &rwc);
809         *vm_flags = pra.vm_flags;
810
811         if (we_locked)
812                 unlock_page(page);
813
814         return pra.referenced;
815 }
816
817 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
818                             unsigned long address, void *arg)
819 {
820         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
821         pte_t *pte;
822         spinlock_t *ptl;
823         int ret = 0;
824         int *cleaned = arg;
825
826         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
827         if (!pte)
828                 goto out;
829
830         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
831                 pte_t entry;
832
833                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
834                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
835                 entry = pte_wrprotect(entry);
836                 entry = pte_mkclean(entry);
837                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
838                 ret = 1;
839         }
840
841         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
842
843         if (ret) {
844                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
845                 (*cleaned)++;
846         }
847 out:
848         return SWAP_AGAIN;
849 }
850
851 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
852 {
853         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
854                 return false;
855
856         return true;
857 }
858
859 int page_mkclean(struct page *page)
860 {
861         int cleaned = 0;
862         struct address_space *mapping;
863         struct rmap_walk_control rwc = {
864                 .arg = (void *)&cleaned,
865                 .rmap_one = page_mkclean_one,
866                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
867         };
868
869         BUG_ON(!PageLocked(page));
870
871         if (!page_mapped(page))
872                 return 0;
873
874         mapping = page_mapping(page);
875         if (!mapping)
876                 return 0;
877
878         rmap_walk(page, &rwc);
879
880         return cleaned;
881 }
882 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
883
884 /**
885  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
886  * @page:       the page to move to our anon_vma
887  * @vma:        the vma the page belongs to
888  * @address:    the user virtual address mapped
889  *
890  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
891  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
892  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
893  * processes.
894  */
895 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
896         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
897 {
898         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
899
900         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
901         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
902         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
903
904         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
905         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
906 }
907
908 /**
909  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
910  * @page:       Page to add to rmap     
911  * @vma:        VM area to add page to.
912  * @address:    User virtual address of the mapping     
913  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
914  */
915 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
916         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
917 {
918         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
919
920         BUG_ON(!anon_vma);
921
922         if (PageAnon(page))
923                 return;
924
925         /*
926          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
927          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
928          * page mapping!
929          */
930         if (!exclusive)
931                 anon_vma = anon_vma->root;
932
933         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
934         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
935         page->index = linear_page_index(vma, address);
936 }
937
938 /**
939  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
940  * @page:       the page to add the mapping to
941  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
942  * @address:    the user virtual address mapped
943  */
944 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
945         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
946 {
947 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
948         /*
949          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
950          * be set up correctly at this point.
951          *
952          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
953          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
954          * in which case the page is already known to be setup.
955          *
956          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
957          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
958          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
959          */
960         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
961         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
962 #endif
963 }
964
965 /**
966  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
967  * @page:       the page to add the mapping to
968  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
969  * @address:    the user virtual address mapped
970  *
971  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
972  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
973  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
974  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
975  */
976 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
977         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
978 {
979         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
980 }
981
982 /*
983  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
984  * into pages that are exclusively owned by the current process.
985  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
986  */
987 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
988         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
989 {
990         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
991         if (first) {
992                 /*
993                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
994                  * these counters are not modified in interrupt context, and
995                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
996                  * disabled.
997                  */
998                 if (PageTransHuge(page))
999                         __inc_zone_page_state(page,
1000                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1001                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1002                                 hpage_nr_pages(page));
1003         }
1004         if (unlikely(PageKsm(page)))
1005                 return;
1006
1007         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1008         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1009         if (first)
1010                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1011         else
1012                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1013 }
1014
1015 /**
1016  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1017  * @page:       the page to add the mapping to
1018  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1019  * @address:    the user virtual address mapped
1020  *
1021  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1022  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1023  * Page does not have to be locked.
1024  */
1025 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1026         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1027 {
1028         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1029         SetPageSwapBacked(page);
1030         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1031         if (PageTransHuge(page))
1032                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1033         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1034                         hpage_nr_pages(page));
1035         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1036 }
1037
1038 /**
1039  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1040  * @page: the page to add the mapping to
1041  *
1042  * The caller needs to hold the pte lock.
1043  */
1044 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1045 {
1046         struct mem_cgroup *memcg;
1047         unsigned long flags;
1048         bool locked;
1049
1050         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1051         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1052                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1053                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1054         }
1055         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, locked, flags);
1056 }
1057
1058 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1059 {
1060         struct mem_cgroup *memcg;
1061         unsigned long flags;
1062         bool locked;
1063
1064         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1065
1066         /* page still mapped by someone else? */
1067         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1068                 goto out;
1069
1070         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1071         if (unlikely(PageHuge(page)))
1072                 goto out;
1073
1074         /*
1075          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1076          * these counters are not modified in interrupt context, and
1077          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1078          */
1079         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1080         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1081
1082         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1083                 clear_page_mlock(page);
1084 out:
1085         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, locked, flags);
1086 }
1087
1088 /**
1089  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1090  * @page: page to remove mapping from
1091  *
1092  * The caller needs to hold the pte lock.
1093  */
1094 void page_remove_rmap(struct page *page)
1095 {
1096         if (!PageAnon(page)) {
1097                 page_remove_file_rmap(page);
1098                 return;
1099         }
1100
1101         /* page still mapped by someone else? */
1102         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1103                 return;
1104
1105         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1106         if (unlikely(PageHuge(page)))
1107                 return;
1108
1109         /*
1110          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1111          * these counters are not modified in interrupt context, and
1112          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1113          */
1114         if (PageTransHuge(page))
1115                 __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1116
1117         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1118                               -hpage_nr_pages(page));
1119
1120         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1121                 clear_page_mlock(page);
1122
1123         /*
1124          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1125          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1126          * which increments mapcount after us but sets mapping
1127          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1128          * and remember that it's only reliable while mapped.
1129          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1130          * faster for those pages still in swapcache.
1131          */
1132 }
1133
1134 /*
1135  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1136  */
1137 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1138                      unsigned long address, void *arg)
1139 {
1140         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1141         pte_t *pte;
1142         pte_t pteval;
1143         spinlock_t *ptl;
1144         int ret = SWAP_AGAIN;
1145         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1146
1147         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1148         if (!pte)
1149                 goto out;
1150
1151         /*
1152          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1153          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1154          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1155          */
1156         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1157                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1158                         goto out_mlock;
1159
1160                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1161                         goto out_unmap;
1162         }
1163         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1164                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1165                         ret = SWAP_FAIL;
1166                         goto out_unmap;
1167                 }
1168         }
1169
1170         /* Nuke the page table entry. */
1171         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1172         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1173
1174         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1175         if (pte_dirty(pteval))
1176                 set_page_dirty(page);
1177
1178         /* Update high watermark before we lower rss */
1179         update_hiwater_rss(mm);
1180
1181         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1182                 if (!PageHuge(page)) {
1183                         if (PageAnon(page))
1184                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1185                         else
1186                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1187                 }
1188                 set_pte_at(mm, address, pte,
1189                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1190         } else if (pte_unused(pteval)) {
1191                 /*
1192                  * The guest indicated that the page content is of no
1193                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1194                  * will take care of the rest.
1195                  */
1196                 if (PageAnon(page))
1197                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1198                 else
1199                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1200         } else if (PageAnon(page)) {
1201                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1202                 pte_t swp_pte;
1203
1204                 if (PageSwapCache(page)) {
1205                         /*
1206                          * Store the swap location in the pte.
1207                          * See handle_pte_fault() ...
1208                          */
1209                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1210                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1211                                 ret = SWAP_FAIL;
1212                                 goto out_unmap;
1213                         }
1214                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1215                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1216                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1217                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1218                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1219                         }
1220                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1221                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1222                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1223                         /*
1224                          * Store the pfn of the page in a special migration
1225                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1226                          * pte is removed and then restart fault handling.
1227                          */
1228                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1229                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1230                 }
1231                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1232                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1233                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1234                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1235                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1236         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1237                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1238                 /* Establish migration entry for a file page */
1239                 swp_entry_t entry;
1240                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1241                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1242         } else
1243                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1244
1245         page_remove_rmap(page);
1246         page_cache_release(page);
1247
1248 out_unmap:
1249         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1250         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1251                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1252 out:
1253         return ret;
1254
1255 out_mlock:
1256         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1257
1258
1259         /*
1260          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1261          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1262          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_mutex.
1263          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1264          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1265          * page is actually mlocked.
1266          */
1267         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1268                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1269                         mlock_vma_page(page);
1270                         ret = SWAP_MLOCK;
1271                 }
1272                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1273         }
1274         return ret;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1279  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1280  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1281  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1282  *
1283  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1284  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1285  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1286  * around the vma's virtual address space.
1287  *
1288  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1289  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1290  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1291  *
1292  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1293  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1294  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1295  *
1296  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1297  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1298  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1299  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1300  */
1301 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1302 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1303
1304 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1305                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1306 {
1307         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1308         pmd_t *pmd;
1309         pte_t *pte;
1310         pte_t pteval;
1311         spinlock_t *ptl;
1312         struct page *page;
1313         unsigned long address;
1314         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1315         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1316         unsigned long end;
1317         int ret = SWAP_AGAIN;
1318         int locked_vma = 0;
1319
1320         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1321         end = address + CLUSTER_SIZE;
1322         if (address < vma->vm_start)
1323                 address = vma->vm_start;
1324         if (end > vma->vm_end)
1325                 end = vma->vm_end;
1326
1327         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1328         if (!pmd)
1329                 return ret;
1330
1331         mmun_start = address;
1332         mmun_end   = end;
1333         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1334
1335         /*
1336          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1337          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1338          */
1339         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1340                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1341                 if (!locked_vma)
1342                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1343         }
1344
1345         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1346
1347         /* Update high watermark before we lower rss */
1348         update_hiwater_rss(mm);
1349
1350         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1351                 if (!pte_present(*pte))
1352                         continue;
1353                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1354                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1355
1356                 if (locked_vma) {
1357                         if (page == check_page) {
1358                                 /* we know we have check_page locked */
1359                                 mlock_vma_page(page);
1360                                 ret = SWAP_MLOCK;
1361                         } else if (trylock_page(page)) {
1362                                 /*
1363                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1364                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1365                                  * eventually encountered again later.
1366                                  */
1367                                 mlock_vma_page(page);
1368                                 unlock_page(page);
1369                         }
1370                         continue;       /* don't unmap */
1371                 }
1372
1373                 /*
1374                  * No need for _notify because we're within an
1375                  * mmu_notifier_invalidate_range_ {start|end} scope.
1376                  */
1377                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
1378                         continue;
1379
1380                 /* Nuke the page table entry. */
1381                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1382                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1383
1384                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1385                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1386                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1387                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1388                                 ptfile = pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1389                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1390                 }
1391
1392                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1393                 if (pte_dirty(pteval))
1394                         set_page_dirty(page);
1395
1396                 page_remove_rmap(page);
1397                 page_cache_release(page);
1398                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1399                 (*mapcount)--;
1400         }
1401         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1402         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1403         if (locked_vma)
1404                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1405         return ret;
1406 }
1407
1408 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1409                 struct address_space *mapping, void *arg)
1410 {
1411         struct vm_area_struct *vma;
1412         int ret = SWAP_AGAIN;
1413         unsigned long cursor;
1414         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1415         unsigned long max_nl_size = 0;
1416         unsigned int mapcount;
1417
1418         list_for_each_entry(vma,
1419                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1420
1421                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1422                 if (cursor > max_nl_cursor)
1423                         max_nl_cursor = cursor;
1424                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1425                 if (cursor > max_nl_size)
1426                         max_nl_size = cursor;
1427         }
1428
1429         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1430                 return SWAP_FAIL;
1431         }
1432
1433         /*
1434          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1435          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1436          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1437          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1438          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1439          */
1440         mapcount = page_mapcount(page);
1441         if (!mapcount)
1442                 return ret;
1443
1444         cond_resched();
1445
1446         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1447         if (max_nl_cursor == 0)
1448                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1449
1450         do {
1451                 list_for_each_entry(vma,
1452                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1453
1454                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1455                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1456                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1457                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1458                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1459                                         ret = SWAP_MLOCK;
1460                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1461                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1462                                 if ((int)mapcount <= 0)
1463                                         return ret;
1464                         }
1465                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1466                 }
1467                 cond_resched();
1468                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1469         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1470
1471         /*
1472          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1473          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1474          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1475          */
1476         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1477                 vma->vm_private_data = NULL;
1478
1479         return ret;
1480 }
1481
1482 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1483 {
1484         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1485
1486         if (!maybe_stack)
1487                 return false;
1488
1489         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1490                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1491                 return true;
1492
1493         return false;
1494 }
1495
1496 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1497 {
1498         return is_vma_temporary_stack(vma);
1499 }
1500
1501 static int page_not_mapped(struct page *page)
1502 {
1503         return !page_mapped(page);
1504 };
1505
1506 /**
1507  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1508  * @page: the page to get unmapped
1509  * @flags: action and flags
1510  *
1511  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1512  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1513  * Return values are:
1514  *
1515  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1516  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1517  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1518  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1519  */
1520 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1521 {
1522         int ret;
1523         struct rmap_walk_control rwc = {
1524                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1525                 .arg = (void *)flags,
1526                 .done = page_not_mapped,
1527                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1528                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1529         };
1530
1531         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1532
1533         /*
1534          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1535          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1536          * page tables leading to a race where migration cannot
1537          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1538          * locking requirements of exec(), migration skips
1539          * temporary VMAs until after exec() completes.
1540          */
1541         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1542                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1543
1544         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1545
1546         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1547                 ret = SWAP_SUCCESS;
1548         return ret;
1549 }
1550
1551 /**
1552  * try_to_munlock - try to munlock a page
1553  * @page: the page to be munlocked
1554  *
1555  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1556  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1557  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1558  *
1559  * Return values are:
1560  *
1561  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1562  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1563  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1564  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1565  */
1566 int try_to_munlock(struct page *page)
1567 {
1568         int ret;
1569         struct rmap_walk_control rwc = {
1570                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1571                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1572                 .done = page_not_mapped,
1573                 /*
1574                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1575                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1576                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1577                  */
1578                 .file_nonlinear = NULL,
1579                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1580
1581         };
1582
1583         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1584
1585         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1586         return ret;
1587 }
1588
1589 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1590 {
1591         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1592
1593         anon_vma_free(anon_vma);
1594         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1595                 anon_vma_free(root);
1596 }
1597
1598 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1599                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1600 {
1601         struct anon_vma *anon_vma;
1602
1603         if (rwc->anon_lock)
1604                 return rwc->anon_lock(page);
1605
1606         /*
1607          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1608          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1609          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1610          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1611          */
1612         anon_vma = page_anon_vma(page);
1613         if (!anon_vma)
1614                 return NULL;
1615
1616         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1617         return anon_vma;
1618 }
1619
1620 /*
1621  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1622  * rmap method
1623  * @page: the page to be handled
1624  * @rwc: control variable according to each walk type
1625  *
1626  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1627  * contained in the anon_vma struct it points to.
1628  *
1629  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1630  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1631  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1632  * LOCKED.
1633  */
1634 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1635 {
1636         struct anon_vma *anon_vma;
1637         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
1638         struct anon_vma_chain *avc;
1639         int ret = SWAP_AGAIN;
1640
1641         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1642         if (!anon_vma)
1643                 return ret;
1644
1645         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1646                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1647                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1648
1649                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1650                         continue;
1651
1652                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1653                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1654                         break;
1655                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1656                         break;
1657         }
1658         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1659         return ret;
1660 }
1661
1662 /*
1663  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1664  * @page: the page to be handled
1665  * @rwc: control variable according to each walk type
1666  *
1667  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1668  * contained in the address_space struct it points to.
1669  *
1670  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1671  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1672  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1673  * LOCKED.
1674  */
1675 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1676 {
1677         struct address_space *mapping = page->mapping;
1678         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
1679         struct vm_area_struct *vma;
1680         int ret = SWAP_AGAIN;
1681
1682         /*
1683          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1684          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1685          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1686          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
1687          */
1688         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1689
1690         if (!mapping)
1691                 return ret;
1692         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1693         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1694                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1695
1696                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1697                         continue;
1698
1699                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1700                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1701                         goto done;
1702                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1703                         goto done;
1704         }
1705
1706         if (!rwc->file_nonlinear)
1707                 goto done;
1708
1709         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1710                 goto done;
1711
1712         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, rwc->arg);
1713
1714 done:
1715         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1716         return ret;
1717 }
1718
1719 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1720 {
1721         if (unlikely(PageKsm(page)))
1722                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1723         else if (PageAnon(page))
1724                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1725         else
1726                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1727 }
1728
1729 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1730 /*
1731  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1732  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1733  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1734  */
1735 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1736         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1737 {
1738         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1739
1740         BUG_ON(!anon_vma);
1741
1742         if (PageAnon(page))
1743                 return;
1744         if (!exclusive)
1745                 anon_vma = anon_vma->root;
1746
1747         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1748         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1749         page->index = linear_page_index(vma, address);
1750 }
1751
1752 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1753                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1754 {
1755         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1756         int first;
1757
1758         BUG_ON(!PageLocked(page));
1759         BUG_ON(!anon_vma);
1760         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1761         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1762         if (first)
1763                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1764 }
1765
1766 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1767                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1768 {
1769         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1770         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1771         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1772 }
1773 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */