45ba250babd86674f0320e0a19dc9cf5916fc864
[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_rwsem
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         int error;
278
279         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
280         if (!pvma->anon_vma)
281                 return 0;
282
283         /*
284          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
285          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
286          */
287         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
288         if (error)
289                 return error;
290
291         /* Then add our own anon_vma. */
292         anon_vma = anon_vma_alloc();
293         if (!anon_vma)
294                 goto out_error;
295         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
296         if (!avc)
297                 goto out_error_free_anon_vma;
298
299         /*
300          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
301          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
302          */
303         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
304         /*
305          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
306          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
307          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
308          */
309         get_anon_vma(anon_vma->root);
310         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
311         vma->anon_vma = anon_vma;
312         anon_vma_lock_write(anon_vma);
313         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
314         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
315
316         return 0;
317
318  out_error_free_anon_vma:
319         put_anon_vma(anon_vma);
320  out_error:
321         unlink_anon_vmas(vma);
322         return -ENOMEM;
323 }
324
325 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
326 {
327         struct anon_vma_chain *avc, *next;
328         struct anon_vma *root = NULL;
329
330         /*
331          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
332          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
333          */
334         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
335                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
336
337                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
338                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
339
340                 /*
341                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
342                  * to free them outside the lock.
343                  */
344                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
345                         continue;
346
347                 list_del(&avc->same_vma);
348                 anon_vma_chain_free(avc);
349         }
350         unlock_anon_vma_root(root);
351
352         /*
353          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
354          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
355          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
356          */
357         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
358                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
359
360                 put_anon_vma(anon_vma);
361
362                 list_del(&avc->same_vma);
363                 anon_vma_chain_free(avc);
364         }
365 }
366
367 static void anon_vma_ctor(void *data)
368 {
369         struct anon_vma *anon_vma = data;
370
371         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
372         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
373         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
374 }
375
376 void __init anon_vma_init(void)
377 {
378         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
379                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
380         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
381 }
382
383 /*
384  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
385  *
386  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
387  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
388  * have been relevant to this page.
389  *
390  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
391  * returned may already be freed (and even reused).
392  *
393  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
394  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
395  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
396  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
397  *
398  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
399  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
400  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
401  *
402  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
403  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
404  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
405  */
406 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
407 {
408         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
409         unsigned long anon_mapping;
410
411         rcu_read_lock();
412         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
413         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
414                 goto out;
415         if (!page_mapped(page))
416                 goto out;
417
418         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
419         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
420                 anon_vma = NULL;
421                 goto out;
422         }
423
424         /*
425          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
426          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
427          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
428          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
429          * above cannot corrupt).
430          */
431         if (!page_mapped(page)) {
432                 rcu_read_unlock();
433                 put_anon_vma(anon_vma);
434                 return 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_read(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 (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
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                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
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                 rcu_read_unlock();
485                 put_anon_vma(anon_vma);
486                 return NULL;
487         }
488
489         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
490         rcu_read_unlock();
491         anon_vma_lock_read(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_write() recursion.
498                  */
499                 anon_vma_unlock_read(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_read(struct anon_vma *anon_vma)
512 {
513         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
514 }
515
516 /*
517  * At what user virtual address is page expected in @vma?
518  */
519 static inline unsigned long
520 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
521 {
522         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
523         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
524 }
525
526 inline unsigned long
527 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
528 {
529         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
530
531         /* page should be within @vma mapping range */
532         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
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         unsigned long address;
544         if (PageAnon(page)) {
545                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
546                 /*
547                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
548                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
549                  */
550                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
551                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
552                         return -EFAULT;
553         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
554                 if (!vma->vm_file ||
555                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
556                         return -EFAULT;
557         } else
558                 return -EFAULT;
559         address = __vma_address(page, vma);
560         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
561                 return -EFAULT;
562         return address;
563 }
564
565 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
566 {
567         pgd_t *pgd;
568         pud_t *pud;
569         pmd_t *pmd = NULL;
570         pmd_t pmde;
571
572         pgd = pgd_offset(mm, address);
573         if (!pgd_present(*pgd))
574                 goto out;
575
576         pud = pud_offset(pgd, address);
577         if (!pud_present(*pud))
578                 goto out;
579
580         pmd = pmd_offset(pud, address);
581         /*
582          * Some THP functions use the sequence pmdp_clear_flush(), set_pmd_at()
583          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
584          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
585          */
586         pmde = ACCESS_ONCE(*pmd);
587         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
588                 pmd = NULL;
589 out:
590         return pmd;
591 }
592
593 /*
594  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
595  *
596  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
597  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
598  * highly shared pages).
599  *
600  * On success returns with pte mapped and locked.
601  */
602 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
603                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
604 {
605         pmd_t *pmd;
606         pte_t *pte;
607         spinlock_t *ptl;
608
609         if (unlikely(PageHuge(page))) {
610                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
611                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
612                 if (!pte)
613                         return NULL;
614
615                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
616                 goto check;
617         }
618
619         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
620         if (!pmd)
621                 return NULL;
622
623         pte = pte_offset_map(pmd, address);
624         /* Make a quick check before getting the lock */
625         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
626                 pte_unmap(pte);
627                 return NULL;
628         }
629
630         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
631 check:
632         spin_lock(ptl);
633         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
634                 *ptlp = ptl;
635                 return pte;
636         }
637         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
638         return NULL;
639 }
640
641 /**
642  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
643  * @page: the page to test
644  * @vma: the VMA to test
645  *
646  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
647  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
648  * valid for normal file or anonymous VMAs.
649  */
650 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
651 {
652         unsigned long address;
653         pte_t *pte;
654         spinlock_t *ptl;
655
656         address = __vma_address(page, vma);
657         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
658                 return 0;
659         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
660         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
661                 return 0;
662         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
663
664         return 1;
665 }
666
667 struct page_referenced_arg {
668         int mapcount;
669         int referenced;
670         unsigned long vm_flags;
671         struct mem_cgroup *memcg;
672 };
673 /*
674  * arg: page_referenced_arg will be passed
675  */
676 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
677                         unsigned long address, void *arg)
678 {
679         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
680         spinlock_t *ptl;
681         int referenced = 0;
682         struct page_referenced_arg *pra = arg;
683
684         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
685                 pmd_t *pmd;
686
687                 /*
688                  * rmap might return false positives; we must filter
689                  * these out using page_check_address_pmd().
690                  */
691                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
692                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
693                 if (!pmd)
694                         return SWAP_AGAIN;
695
696                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
697                         spin_unlock(ptl);
698                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
699                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
700                 }
701
702                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
703                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
704                         referenced++;
705                 spin_unlock(ptl);
706         } else {
707                 pte_t *pte;
708
709                 /*
710                  * rmap might return false positives; we must filter
711                  * these out using page_check_address().
712                  */
713                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
714                 if (!pte)
715                         return SWAP_AGAIN;
716
717                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
718                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
719                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
720                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
721                 }
722
723                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
724                         /*
725                          * Don't treat a reference through a sequentially read
726                          * mapping as such.  If the page has been used in
727                          * another mapping, we will catch it; if this other
728                          * mapping is already gone, the unmap path will have
729                          * set PG_referenced or activated the page.
730                          */
731                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
732                                 referenced++;
733                 }
734                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
735         }
736
737         if (referenced) {
738                 pra->referenced++;
739                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
740         }
741
742         pra->mapcount--;
743         if (!pra->mapcount)
744                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
745
746         return SWAP_AGAIN;
747 }
748
749 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
750 {
751         struct page_referenced_arg *pra = arg;
752         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
753
754         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
755                 return true;
756
757         return false;
758 }
759
760 /**
761  * page_referenced - test if the page was referenced
762  * @page: the page to test
763  * @is_locked: caller holds lock on the page
764  * @memcg: target memory cgroup
765  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
766  *
767  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
768  * returns the number of ptes which referenced the page.
769  */
770 int page_referenced(struct page *page,
771                     int is_locked,
772                     struct mem_cgroup *memcg,
773                     unsigned long *vm_flags)
774 {
775         int ret;
776         int we_locked = 0;
777         struct page_referenced_arg pra = {
778                 .mapcount = page_mapcount(page),
779                 .memcg = memcg,
780         };
781         struct rmap_walk_control rwc = {
782                 .rmap_one = page_referenced_one,
783                 .arg = (void *)&pra,
784                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
785         };
786
787         *vm_flags = 0;
788         if (!page_mapped(page))
789                 return 0;
790
791         if (!page_rmapping(page))
792                 return 0;
793
794         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
795                 we_locked = trylock_page(page);
796                 if (!we_locked)
797                         return 1;
798         }
799
800         /*
801          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
802          * counting on behalf of references from different
803          * cgroups
804          */
805         if (memcg) {
806                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
807         }
808
809         ret = rmap_walk(page, &rwc);
810         *vm_flags = pra.vm_flags;
811
812         if (we_locked)
813                 unlock_page(page);
814
815         return pra.referenced;
816 }
817
818 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
819                             unsigned long address, void *arg)
820 {
821         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
822         pte_t *pte;
823         spinlock_t *ptl;
824         int ret = 0;
825         int *cleaned = arg;
826
827         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
828         if (!pte)
829                 goto out;
830
831         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
832                 pte_t entry;
833
834                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
835                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
836                 entry = pte_wrprotect(entry);
837                 entry = pte_mkclean(entry);
838                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
839                 ret = 1;
840         }
841
842         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
843
844         if (ret) {
845                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
846                 (*cleaned)++;
847         }
848 out:
849         return SWAP_AGAIN;
850 }
851
852 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
853 {
854         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
855                 return false;
856
857         return true;
858 }
859
860 int page_mkclean(struct page *page)
861 {
862         int cleaned = 0;
863         struct address_space *mapping;
864         struct rmap_walk_control rwc = {
865                 .arg = (void *)&cleaned,
866                 .rmap_one = page_mkclean_one,
867                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
868         };
869
870         BUG_ON(!PageLocked(page));
871
872         if (!page_mapped(page))
873                 return 0;
874
875         mapping = page_mapping(page);
876         if (!mapping)
877                 return 0;
878
879         rmap_walk(page, &rwc);
880
881         return cleaned;
882 }
883 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
884
885 /**
886  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
887  * @page:       the page to move to our anon_vma
888  * @vma:        the vma the page belongs to
889  * @address:    the user virtual address mapped
890  *
891  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
892  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
893  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
894  * processes.
895  */
896 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
897         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
898 {
899         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
900
901         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
902         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
903         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
904
905         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
906         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
907 }
908
909 /**
910  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
911  * @page:       Page to add to rmap     
912  * @vma:        VM area to add page to.
913  * @address:    User virtual address of the mapping     
914  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
915  */
916 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
917         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
918 {
919         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
920
921         BUG_ON(!anon_vma);
922
923         if (PageAnon(page))
924                 return;
925
926         /*
927          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
928          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
929          * page mapping!
930          */
931         if (!exclusive)
932                 anon_vma = anon_vma->root;
933
934         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
935         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
936         page->index = linear_page_index(vma, address);
937 }
938
939 /**
940  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
941  * @page:       the page to add the mapping to
942  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
943  * @address:    the user virtual address mapped
944  */
945 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
946         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
947 {
948 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
949         /*
950          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
951          * be set up correctly at this point.
952          *
953          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
954          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
955          * in which case the page is already known to be setup.
956          *
957          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
958          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
959          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
960          */
961         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
962         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
963 #endif
964 }
965
966 /**
967  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
968  * @page:       the page to add the mapping to
969  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
970  * @address:    the user virtual address mapped
971  *
972  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
973  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
974  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
975  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
976  */
977 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
978         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
979 {
980         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
981 }
982
983 /*
984  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
985  * into pages that are exclusively owned by the current process.
986  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
987  */
988 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
989         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
990 {
991         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
992         if (first) {
993                 /*
994                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
995                  * these counters are not modified in interrupt context, and
996                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
997                  * disabled.
998                  */
999                 if (PageTransHuge(page))
1000                         __inc_zone_page_state(page,
1001                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1002                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1003                                 hpage_nr_pages(page));
1004         }
1005         if (unlikely(PageKsm(page)))
1006                 return;
1007
1008         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1009         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1010         if (first)
1011                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1012         else
1013                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1014 }
1015
1016 /**
1017  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1018  * @page:       the page to add the mapping to
1019  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1020  * @address:    the user virtual address mapped
1021  *
1022  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1023  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1024  * Page does not have to be locked.
1025  */
1026 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1027         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1028 {
1029         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1030         SetPageSwapBacked(page);
1031         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1032         if (PageTransHuge(page))
1033                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1034         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1035                         hpage_nr_pages(page));
1036         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1037 }
1038
1039 /**
1040  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1041  * @page: the page to add the mapping to
1042  *
1043  * The caller needs to hold the pte lock.
1044  */
1045 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1046 {
1047         struct mem_cgroup *memcg;
1048         unsigned long flags;
1049         bool locked;
1050
1051         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1052         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1053                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1054                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1055         }
1056         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, &locked, &flags);
1057 }
1058
1059 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1060 {
1061         struct mem_cgroup *memcg;
1062         unsigned long flags;
1063         bool locked;
1064
1065         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1066
1067         /* page still mapped by someone else? */
1068         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1069                 goto out;
1070
1071         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1072         if (unlikely(PageHuge(page)))
1073                 goto out;
1074
1075         /*
1076          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1077          * these counters are not modified in interrupt context, and
1078          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1079          */
1080         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1081         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1082
1083         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1084                 clear_page_mlock(page);
1085 out:
1086         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, &locked, &flags);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1091  * @page: page to remove mapping from
1092  *
1093  * The caller needs to hold the pte lock.
1094  */
1095 void page_remove_rmap(struct page *page)
1096 {
1097         if (!PageAnon(page)) {
1098                 page_remove_file_rmap(page);
1099                 return;
1100         }
1101
1102         /* page still mapped by someone else? */
1103         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1104                 return;
1105
1106         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1107         if (unlikely(PageHuge(page)))
1108                 return;
1109
1110         /*
1111          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1112          * these counters are not modified in interrupt context, and
1113          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1114          */
1115         if (PageTransHuge(page))
1116                 __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1117
1118         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1119                               -hpage_nr_pages(page));
1120
1121         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1122                 clear_page_mlock(page);
1123
1124         /*
1125          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1126          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1127          * which increments mapcount after us but sets mapping
1128          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1129          * and remember that it's only reliable while mapped.
1130          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1131          * faster for those pages still in swapcache.
1132          */
1133 }
1134
1135 /*
1136  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1137  */
1138 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1139                      unsigned long address, void *arg)
1140 {
1141         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1142         pte_t *pte;
1143         pte_t pteval;
1144         spinlock_t *ptl;
1145         int ret = SWAP_AGAIN;
1146         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1147
1148         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1149         if (!pte)
1150                 goto out;
1151
1152         /*
1153          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1154          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1155          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1156          */
1157         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1158                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1159                         goto out_mlock;
1160
1161                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1162                         goto out_unmap;
1163         }
1164         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1165                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1166                         ret = SWAP_FAIL;
1167                         goto out_unmap;
1168                 }
1169         }
1170
1171         /* Nuke the page table entry. */
1172         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1173         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1174
1175         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1176         if (pte_dirty(pteval))
1177                 set_page_dirty(page);
1178
1179         /* Update high watermark before we lower rss */
1180         update_hiwater_rss(mm);
1181
1182         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1183                 if (!PageHuge(page)) {
1184                         if (PageAnon(page))
1185                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1186                         else
1187                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1188                 }
1189                 set_pte_at(mm, address, pte,
1190                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1191         } else if (pte_unused(pteval)) {
1192                 /*
1193                  * The guest indicated that the page content is of no
1194                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1195                  * will take care of the rest.
1196                  */
1197                 if (PageAnon(page))
1198                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1199                 else
1200                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1201         } else if (PageAnon(page)) {
1202                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1203                 pte_t swp_pte;
1204
1205                 if (PageSwapCache(page)) {
1206                         /*
1207                          * Store the swap location in the pte.
1208                          * See handle_pte_fault() ...
1209                          */
1210                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1211                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1212                                 ret = SWAP_FAIL;
1213                                 goto out_unmap;
1214                         }
1215                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1216                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1217                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1218                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1219                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1220                         }
1221                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1222                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1223                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1224                         /*
1225                          * Store the pfn of the page in a special migration
1226                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1227                          * pte is removed and then restart fault handling.
1228                          */
1229                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1230                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1231                 }
1232                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1233                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1234                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1235                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1236                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1237         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1238                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1239                 /* Establish migration entry for a file page */
1240                 swp_entry_t entry;
1241                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1242                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1243         } else
1244                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1245
1246         page_remove_rmap(page);
1247         page_cache_release(page);
1248
1249 out_unmap:
1250         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1251         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1252                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1253 out:
1254         return ret;
1255
1256 out_mlock:
1257         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1258
1259
1260         /*
1261          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1262          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1263          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_rwsem.
1264          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1265          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1266          * page is actually mlocked.
1267          */
1268         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1269                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1270                         mlock_vma_page(page);
1271                         ret = SWAP_MLOCK;
1272                 }
1273                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1274         }
1275         return ret;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1280  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1281  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1282  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1283  *
1284  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1285  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1286  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1287  * around the vma's virtual address space.
1288  *
1289  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1290  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1291  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1292  *
1293  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1294  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1295  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1296  *
1297  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1298  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1299  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1300  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1301  */
1302 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1303 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1304
1305 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1306                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1307 {
1308         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1309         pmd_t *pmd;
1310         pte_t *pte;
1311         pte_t pteval;
1312         spinlock_t *ptl;
1313         struct page *page;
1314         unsigned long address;
1315         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1316         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1317         unsigned long end;
1318         int ret = SWAP_AGAIN;
1319         int locked_vma = 0;
1320
1321         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1322         end = address + CLUSTER_SIZE;
1323         if (address < vma->vm_start)
1324                 address = vma->vm_start;
1325         if (end > vma->vm_end)
1326                 end = vma->vm_end;
1327
1328         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1329         if (!pmd)
1330                 return ret;
1331
1332         mmun_start = address;
1333         mmun_end   = end;
1334         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1335
1336         /*
1337          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1338          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1339          */
1340         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1341                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1342                 if (!locked_vma)
1343                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1344         }
1345
1346         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1347
1348         /* Update high watermark before we lower rss */
1349         update_hiwater_rss(mm);
1350
1351         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1352                 if (!pte_present(*pte))
1353                         continue;
1354                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1355                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1356
1357                 if (locked_vma) {
1358                         if (page == check_page) {
1359                                 /* we know we have check_page locked */
1360                                 mlock_vma_page(page);
1361                                 ret = SWAP_MLOCK;
1362                         } else if (trylock_page(page)) {
1363                                 /*
1364                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1365                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1366                                  * eventually encountered again later.
1367                                  */
1368                                 mlock_vma_page(page);
1369                                 unlock_page(page);
1370                         }
1371                         continue;       /* don't unmap */
1372                 }
1373
1374                 /*
1375                  * No need for _notify because we're within an
1376                  * mmu_notifier_invalidate_range_ {start|end} scope.
1377                  */
1378                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
1379                         continue;
1380
1381                 /* Nuke the page table entry. */
1382                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1383                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1384
1385                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1386                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1387                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1388                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1389                                 ptfile = pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1390                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1391                 }
1392
1393                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1394                 if (pte_dirty(pteval))
1395                         set_page_dirty(page);
1396
1397                 page_remove_rmap(page);
1398                 page_cache_release(page);
1399                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1400                 (*mapcount)--;
1401         }
1402         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1403         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1404         if (locked_vma)
1405                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1406         return ret;
1407 }
1408
1409 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1410                 struct address_space *mapping, void *arg)
1411 {
1412         struct vm_area_struct *vma;
1413         int ret = SWAP_AGAIN;
1414         unsigned long cursor;
1415         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1416         unsigned long max_nl_size = 0;
1417         unsigned int mapcount;
1418
1419         list_for_each_entry(vma,
1420                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1421
1422                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1423                 if (cursor > max_nl_cursor)
1424                         max_nl_cursor = cursor;
1425                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1426                 if (cursor > max_nl_size)
1427                         max_nl_size = cursor;
1428         }
1429
1430         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1431                 return SWAP_FAIL;
1432         }
1433
1434         /*
1435          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1436          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1437          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1438          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1439          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1440          */
1441         mapcount = page_mapcount(page);
1442         if (!mapcount)
1443                 return ret;
1444
1445         cond_resched();
1446
1447         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1448         if (max_nl_cursor == 0)
1449                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1450
1451         do {
1452                 list_for_each_entry(vma,
1453                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1454
1455                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1456                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1457                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1458                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1459                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1460                                         ret = SWAP_MLOCK;
1461                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1462                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1463                                 if ((int)mapcount <= 0)
1464                                         return ret;
1465                         }
1466                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1467                 }
1468                 cond_resched();
1469                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1470         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1471
1472         /*
1473          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1474          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1475          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1476          */
1477         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1478                 vma->vm_private_data = NULL;
1479
1480         return ret;
1481 }
1482
1483 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1484 {
1485         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1486
1487         if (!maybe_stack)
1488                 return false;
1489
1490         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1491                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1492                 return true;
1493
1494         return false;
1495 }
1496
1497 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1498 {
1499         return is_vma_temporary_stack(vma);
1500 }
1501
1502 static int page_not_mapped(struct page *page)
1503 {
1504         return !page_mapped(page);
1505 };
1506
1507 /**
1508  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1509  * @page: the page to get unmapped
1510  * @flags: action and flags
1511  *
1512  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1513  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1514  * Return values are:
1515  *
1516  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1517  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1518  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1519  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1520  */
1521 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1522 {
1523         int ret;
1524         struct rmap_walk_control rwc = {
1525                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1526                 .arg = (void *)flags,
1527                 .done = page_not_mapped,
1528                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1529                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1530         };
1531
1532         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1533
1534         /*
1535          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1536          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1537          * page tables leading to a race where migration cannot
1538          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1539          * locking requirements of exec(), migration skips
1540          * temporary VMAs until after exec() completes.
1541          */
1542         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1543                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1544
1545         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1546
1547         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1548                 ret = SWAP_SUCCESS;
1549         return ret;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * try_to_munlock - try to munlock a page
1554  * @page: the page to be munlocked
1555  *
1556  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1557  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1558  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1559  *
1560  * Return values are:
1561  *
1562  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1563  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1564  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1565  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1566  */
1567 int try_to_munlock(struct page *page)
1568 {
1569         int ret;
1570         struct rmap_walk_control rwc = {
1571                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1572                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1573                 .done = page_not_mapped,
1574                 /*
1575                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1576                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1577                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1578                  */
1579                 .file_nonlinear = NULL,
1580                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1581
1582         };
1583
1584         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1585
1586         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1587         return ret;
1588 }
1589
1590 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1591 {
1592         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1593
1594         anon_vma_free(anon_vma);
1595         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1596                 anon_vma_free(root);
1597 }
1598
1599 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1600                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1601 {
1602         struct anon_vma *anon_vma;
1603
1604         if (rwc->anon_lock)
1605                 return rwc->anon_lock(page);
1606
1607         /*
1608          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1609          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1610          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1611          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1612          */
1613         anon_vma = page_anon_vma(page);
1614         if (!anon_vma)
1615                 return NULL;
1616
1617         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1618         return anon_vma;
1619 }
1620
1621 /*
1622  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1623  * rmap method
1624  * @page: the page to be handled
1625  * @rwc: control variable according to each walk type
1626  *
1627  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1628  * contained in the anon_vma struct it points to.
1629  *
1630  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1631  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1632  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1633  * LOCKED.
1634  */
1635 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1636 {
1637         struct anon_vma *anon_vma;
1638         pgoff_t pgoff;
1639         struct anon_vma_chain *avc;
1640         int ret = SWAP_AGAIN;
1641
1642         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1643         if (!anon_vma)
1644                 return ret;
1645
1646         pgoff = page_to_pgoff(page);
1647         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1648                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1649                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1650
1651                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1652                         continue;
1653
1654                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1655                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1656                         break;
1657                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1658                         break;
1659         }
1660         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1661         return ret;
1662 }
1663
1664 /*
1665  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1666  * @page: the page to be handled
1667  * @rwc: control variable according to each walk type
1668  *
1669  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1670  * contained in the address_space struct it points to.
1671  *
1672  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1673  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1674  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1675  * LOCKED.
1676  */
1677 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1678 {
1679         struct address_space *mapping = page->mapping;
1680         pgoff_t pgoff;
1681         struct vm_area_struct *vma;
1682         int ret = SWAP_AGAIN;
1683
1684         /*
1685          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1686          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1687          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1688          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1689          */
1690         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1691
1692         if (!mapping)
1693                 return ret;
1694
1695         pgoff = page_to_pgoff(page);
1696         i_mmap_lock_read(mapping);
1697         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1698                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1699
1700                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1701                         continue;
1702
1703                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1704                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1705                         goto done;
1706                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1707                         goto done;
1708         }
1709
1710         if (!rwc->file_nonlinear)
1711                 goto done;
1712
1713         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1714                 goto done;
1715
1716         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, rwc->arg);
1717 done:
1718         i_mmap_unlock_read(mapping);
1719         return ret;
1720 }
1721
1722 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1723 {
1724         if (unlikely(PageKsm(page)))
1725                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1726         else if (PageAnon(page))
1727                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1728         else
1729                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1730 }
1731
1732 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1733 /*
1734  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1735  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1736  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1737  */
1738 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1739         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1740 {
1741         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1742
1743         BUG_ON(!anon_vma);
1744
1745         if (PageAnon(page))
1746                 return;
1747         if (!exclusive)
1748                 anon_vma = anon_vma->root;
1749
1750         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1751         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1752         page->index = linear_page_index(vma, address);
1753 }
1754
1755 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1756                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1757 {
1758         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1759         int first;
1760
1761         BUG_ON(!PageLocked(page));
1762         BUG_ON(!anon_vma);
1763         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1764         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1765         if (first)
1766                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1767 }
1768
1769 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1770                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1771 {
1772         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1773         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1774         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1775 }
1776 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */