Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/borntraeger...
[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 = *pmd;
587         barrier();
588         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
589                 pmd = NULL;
590 out:
591         return pmd;
592 }
593
594 /*
595  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
596  *
597  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
598  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
599  * highly shared pages).
600  *
601  * On success returns with pte mapped and locked.
602  */
603 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
604                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
605 {
606         pmd_t *pmd;
607         pte_t *pte;
608         spinlock_t *ptl;
609
610         if (unlikely(PageHuge(page))) {
611                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
612                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
613                 if (!pte)
614                         return NULL;
615
616                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
617                 goto check;
618         }
619
620         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
621         if (!pmd)
622                 return NULL;
623
624         pte = pte_offset_map(pmd, address);
625         /* Make a quick check before getting the lock */
626         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
627                 pte_unmap(pte);
628                 return NULL;
629         }
630
631         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
632 check:
633         spin_lock(ptl);
634         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
635                 *ptlp = ptl;
636                 return pte;
637         }
638         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
639         return NULL;
640 }
641
642 /**
643  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
644  * @page: the page to test
645  * @vma: the VMA to test
646  *
647  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
648  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
649  * valid for normal file or anonymous VMAs.
650  */
651 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
652 {
653         unsigned long address;
654         pte_t *pte;
655         spinlock_t *ptl;
656
657         address = __vma_address(page, vma);
658         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
659                 return 0;
660         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
661         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
662                 return 0;
663         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
664
665         return 1;
666 }
667
668 struct page_referenced_arg {
669         int mapcount;
670         int referenced;
671         unsigned long vm_flags;
672         struct mem_cgroup *memcg;
673 };
674 /*
675  * arg: page_referenced_arg will be passed
676  */
677 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
678                         unsigned long address, void *arg)
679 {
680         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
681         spinlock_t *ptl;
682         int referenced = 0;
683         struct page_referenced_arg *pra = arg;
684
685         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
686                 pmd_t *pmd;
687
688                 /*
689                  * rmap might return false positives; we must filter
690                  * these out using page_check_address_pmd().
691                  */
692                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
693                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
694                 if (!pmd)
695                         return SWAP_AGAIN;
696
697                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
698                         spin_unlock(ptl);
699                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
700                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
701                 }
702
703                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
704                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
705                         referenced++;
706                 spin_unlock(ptl);
707         } else {
708                 pte_t *pte;
709
710                 /*
711                  * rmap might return false positives; we must filter
712                  * these out using page_check_address().
713                  */
714                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
715                 if (!pte)
716                         return SWAP_AGAIN;
717
718                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
719                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
720                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
721                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
722                 }
723
724                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
725                         /*
726                          * Don't treat a reference through a sequentially read
727                          * mapping as such.  If the page has been used in
728                          * another mapping, we will catch it; if this other
729                          * mapping is already gone, the unmap path will have
730                          * set PG_referenced or activated the page.
731                          */
732                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
733                                 referenced++;
734                 }
735                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
736         }
737
738         if (referenced) {
739                 pra->referenced++;
740                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
741         }
742
743         pra->mapcount--;
744         if (!pra->mapcount)
745                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
746
747         return SWAP_AGAIN;
748 }
749
750 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
751 {
752         struct page_referenced_arg *pra = arg;
753         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
754
755         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
756                 return true;
757
758         return false;
759 }
760
761 /**
762  * page_referenced - test if the page was referenced
763  * @page: the page to test
764  * @is_locked: caller holds lock on the page
765  * @memcg: target memory cgroup
766  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
767  *
768  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
769  * returns the number of ptes which referenced the page.
770  */
771 int page_referenced(struct page *page,
772                     int is_locked,
773                     struct mem_cgroup *memcg,
774                     unsigned long *vm_flags)
775 {
776         int ret;
777         int we_locked = 0;
778         struct page_referenced_arg pra = {
779                 .mapcount = page_mapcount(page),
780                 .memcg = memcg,
781         };
782         struct rmap_walk_control rwc = {
783                 .rmap_one = page_referenced_one,
784                 .arg = (void *)&pra,
785                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
786         };
787
788         *vm_flags = 0;
789         if (!page_mapped(page))
790                 return 0;
791
792         if (!page_rmapping(page))
793                 return 0;
794
795         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
796                 we_locked = trylock_page(page);
797                 if (!we_locked)
798                         return 1;
799         }
800
801         /*
802          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
803          * counting on behalf of references from different
804          * cgroups
805          */
806         if (memcg) {
807                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
808         }
809
810         ret = rmap_walk(page, &rwc);
811         *vm_flags = pra.vm_flags;
812
813         if (we_locked)
814                 unlock_page(page);
815
816         return pra.referenced;
817 }
818
819 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
820                             unsigned long address, void *arg)
821 {
822         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
823         pte_t *pte;
824         spinlock_t *ptl;
825         int ret = 0;
826         int *cleaned = arg;
827
828         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
829         if (!pte)
830                 goto out;
831
832         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
833                 pte_t entry;
834
835                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
836                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
837                 entry = pte_wrprotect(entry);
838                 entry = pte_mkclean(entry);
839                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
840                 ret = 1;
841         }
842
843         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
844
845         if (ret) {
846                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
847                 (*cleaned)++;
848         }
849 out:
850         return SWAP_AGAIN;
851 }
852
853 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
854 {
855         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
856                 return false;
857
858         return true;
859 }
860
861 int page_mkclean(struct page *page)
862 {
863         int cleaned = 0;
864         struct address_space *mapping;
865         struct rmap_walk_control rwc = {
866                 .arg = (void *)&cleaned,
867                 .rmap_one = page_mkclean_one,
868                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
869         };
870
871         BUG_ON(!PageLocked(page));
872
873         if (!page_mapped(page))
874                 return 0;
875
876         mapping = page_mapping(page);
877         if (!mapping)
878                 return 0;
879
880         rmap_walk(page, &rwc);
881
882         return cleaned;
883 }
884 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
885
886 /**
887  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
888  * @page:       the page to move to our anon_vma
889  * @vma:        the vma the page belongs to
890  * @address:    the user virtual address mapped
891  *
892  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
893  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
894  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
895  * processes.
896  */
897 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
898         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
899 {
900         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
901
902         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
903         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
904         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
905
906         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
907         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
908 }
909
910 /**
911  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
912  * @page:       Page to add to rmap     
913  * @vma:        VM area to add page to.
914  * @address:    User virtual address of the mapping     
915  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
916  */
917 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
918         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
919 {
920         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
921
922         BUG_ON(!anon_vma);
923
924         if (PageAnon(page))
925                 return;
926
927         /*
928          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
929          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
930          * page mapping!
931          */
932         if (!exclusive)
933                 anon_vma = anon_vma->root;
934
935         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
936         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
937         page->index = linear_page_index(vma, address);
938 }
939
940 /**
941  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
942  * @page:       the page to add the mapping to
943  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
944  * @address:    the user virtual address mapped
945  */
946 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
947         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
948 {
949 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
950         /*
951          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
952          * be set up correctly at this point.
953          *
954          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
955          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
956          * in which case the page is already known to be setup.
957          *
958          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
959          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
960          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
961          */
962         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
963         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
964 #endif
965 }
966
967 /**
968  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
969  * @page:       the page to add the mapping to
970  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
971  * @address:    the user virtual address mapped
972  *
973  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
974  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
975  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
976  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
977  */
978 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
979         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
980 {
981         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
982 }
983
984 /*
985  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
986  * into pages that are exclusively owned by the current process.
987  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
988  */
989 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
990         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
991 {
992         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
993         if (first) {
994                 /*
995                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
996                  * these counters are not modified in interrupt context, and
997                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
998                  * disabled.
999                  */
1000                 if (PageTransHuge(page))
1001                         __inc_zone_page_state(page,
1002                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1003                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1004                                 hpage_nr_pages(page));
1005         }
1006         if (unlikely(PageKsm(page)))
1007                 return;
1008
1009         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1010         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1011         if (first)
1012                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1013         else
1014                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1015 }
1016
1017 /**
1018  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1019  * @page:       the page to add the mapping to
1020  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1021  * @address:    the user virtual address mapped
1022  *
1023  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1024  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1025  * Page does not have to be locked.
1026  */
1027 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1028         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1029 {
1030         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1031         SetPageSwapBacked(page);
1032         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1033         if (PageTransHuge(page))
1034                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1035         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1036                         hpage_nr_pages(page));
1037         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1038 }
1039
1040 /**
1041  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1042  * @page: the page to add the mapping to
1043  *
1044  * The caller needs to hold the pte lock.
1045  */
1046 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1047 {
1048         struct mem_cgroup *memcg;
1049         unsigned long flags;
1050         bool locked;
1051
1052         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1053         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1054                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1055                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1056         }
1057         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, &locked, &flags);
1058 }
1059
1060 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1061 {
1062         struct mem_cgroup *memcg;
1063         unsigned long flags;
1064         bool locked;
1065
1066         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page, &locked, &flags);
1067
1068         /* page still mapped by someone else? */
1069         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1070                 goto out;
1071
1072         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1073         if (unlikely(PageHuge(page)))
1074                 goto out;
1075
1076         /*
1077          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1078          * these counters are not modified in interrupt context, and
1079          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1080          */
1081         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1082         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1083
1084         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1085                 clear_page_mlock(page);
1086 out:
1087         mem_cgroup_end_page_stat(memcg, &locked, &flags);
1088 }
1089
1090 /**
1091  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1092  * @page: page to remove mapping from
1093  *
1094  * The caller needs to hold the pte lock.
1095  */
1096 void page_remove_rmap(struct page *page)
1097 {
1098         if (!PageAnon(page)) {
1099                 page_remove_file_rmap(page);
1100                 return;
1101         }
1102
1103         /* page still mapped by someone else? */
1104         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1105                 return;
1106
1107         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1108         if (unlikely(PageHuge(page)))
1109                 return;
1110
1111         /*
1112          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1113          * these counters are not modified in interrupt context, and
1114          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1115          */
1116         if (PageTransHuge(page))
1117                 __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1118
1119         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1120                               -hpage_nr_pages(page));
1121
1122         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1123                 clear_page_mlock(page);
1124
1125         /*
1126          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1127          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1128          * which increments mapcount after us but sets mapping
1129          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1130          * and remember that it's only reliable while mapped.
1131          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1132          * faster for those pages still in swapcache.
1133          */
1134 }
1135
1136 /*
1137  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1138  */
1139 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1140                      unsigned long address, void *arg)
1141 {
1142         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1143         pte_t *pte;
1144         pte_t pteval;
1145         spinlock_t *ptl;
1146         int ret = SWAP_AGAIN;
1147         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1148
1149         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1150         if (!pte)
1151                 goto out;
1152
1153         /*
1154          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1155          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1156          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1157          */
1158         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1159                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1160                         goto out_mlock;
1161
1162                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1163                         goto out_unmap;
1164         }
1165         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1166                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1167                         ret = SWAP_FAIL;
1168                         goto out_unmap;
1169                 }
1170         }
1171
1172         /* Nuke the page table entry. */
1173         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1174         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1175
1176         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1177         if (pte_dirty(pteval))
1178                 set_page_dirty(page);
1179
1180         /* Update high watermark before we lower rss */
1181         update_hiwater_rss(mm);
1182
1183         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1184                 if (!PageHuge(page)) {
1185                         if (PageAnon(page))
1186                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1187                         else
1188                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1189                 }
1190                 set_pte_at(mm, address, pte,
1191                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1192         } else if (pte_unused(pteval)) {
1193                 /*
1194                  * The guest indicated that the page content is of no
1195                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1196                  * will take care of the rest.
1197                  */
1198                 if (PageAnon(page))
1199                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1200                 else
1201                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1202         } else if (PageAnon(page)) {
1203                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1204                 pte_t swp_pte;
1205
1206                 if (PageSwapCache(page)) {
1207                         /*
1208                          * Store the swap location in the pte.
1209                          * See handle_pte_fault() ...
1210                          */
1211                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1212                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1213                                 ret = SWAP_FAIL;
1214                                 goto out_unmap;
1215                         }
1216                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1217                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1218                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1219                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1220                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1221                         }
1222                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1223                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1224                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1225                         /*
1226                          * Store the pfn of the page in a special migration
1227                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1228                          * pte is removed and then restart fault handling.
1229                          */
1230                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1231                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1232                 }
1233                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1234                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1235                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1236                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1237                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1238         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1239                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1240                 /* Establish migration entry for a file page */
1241                 swp_entry_t entry;
1242                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1243                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1244         } else
1245                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1246
1247         page_remove_rmap(page);
1248         page_cache_release(page);
1249
1250 out_unmap:
1251         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1252         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1253                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1254 out:
1255         return ret;
1256
1257 out_mlock:
1258         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1259
1260
1261         /*
1262          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1263          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1264          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_rwsem.
1265          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1266          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1267          * page is actually mlocked.
1268          */
1269         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1270                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1271                         mlock_vma_page(page);
1272                         ret = SWAP_MLOCK;
1273                 }
1274                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1275         }
1276         return ret;
1277 }
1278
1279 /*
1280  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1281  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1282  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1283  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1284  *
1285  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1286  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1287  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1288  * around the vma's virtual address space.
1289  *
1290  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1291  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1292  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1293  *
1294  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1295  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1296  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1297  *
1298  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1299  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1300  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1301  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1302  */
1303 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1304 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1305
1306 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1307                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1308 {
1309         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1310         pmd_t *pmd;
1311         pte_t *pte;
1312         pte_t pteval;
1313         spinlock_t *ptl;
1314         struct page *page;
1315         unsigned long address;
1316         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1317         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1318         unsigned long end;
1319         int ret = SWAP_AGAIN;
1320         int locked_vma = 0;
1321
1322         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1323         end = address + CLUSTER_SIZE;
1324         if (address < vma->vm_start)
1325                 address = vma->vm_start;
1326         if (end > vma->vm_end)
1327                 end = vma->vm_end;
1328
1329         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1330         if (!pmd)
1331                 return ret;
1332
1333         mmun_start = address;
1334         mmun_end   = end;
1335         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1336
1337         /*
1338          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1339          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1340          */
1341         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1342                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1343                 if (!locked_vma)
1344                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1345         }
1346
1347         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1348
1349         /* Update high watermark before we lower rss */
1350         update_hiwater_rss(mm);
1351
1352         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1353                 if (!pte_present(*pte))
1354                         continue;
1355                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1356                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1357
1358                 if (locked_vma) {
1359                         if (page == check_page) {
1360                                 /* we know we have check_page locked */
1361                                 mlock_vma_page(page);
1362                                 ret = SWAP_MLOCK;
1363                         } else if (trylock_page(page)) {
1364                                 /*
1365                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1366                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1367                                  * eventually encountered again later.
1368                                  */
1369                                 mlock_vma_page(page);
1370                                 unlock_page(page);
1371                         }
1372                         continue;       /* don't unmap */
1373                 }
1374
1375                 /*
1376                  * No need for _notify because we're within an
1377                  * mmu_notifier_invalidate_range_ {start|end} scope.
1378                  */
1379                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
1380                         continue;
1381
1382                 /* Nuke the page table entry. */
1383                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1384                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1385
1386                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1387                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1388                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1389                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1390                                 ptfile = pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1391                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1392                 }
1393
1394                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1395                 if (pte_dirty(pteval))
1396                         set_page_dirty(page);
1397
1398                 page_remove_rmap(page);
1399                 page_cache_release(page);
1400                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1401                 (*mapcount)--;
1402         }
1403         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1404         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1405         if (locked_vma)
1406                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1407         return ret;
1408 }
1409
1410 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1411                 struct address_space *mapping, void *arg)
1412 {
1413         struct vm_area_struct *vma;
1414         int ret = SWAP_AGAIN;
1415         unsigned long cursor;
1416         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1417         unsigned long max_nl_size = 0;
1418         unsigned int mapcount;
1419
1420         list_for_each_entry(vma,
1421                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1422
1423                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1424                 if (cursor > max_nl_cursor)
1425                         max_nl_cursor = cursor;
1426                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1427                 if (cursor > max_nl_size)
1428                         max_nl_size = cursor;
1429         }
1430
1431         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1432                 return SWAP_FAIL;
1433         }
1434
1435         /*
1436          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1437          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1438          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1439          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1440          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1441          */
1442         mapcount = page_mapcount(page);
1443         if (!mapcount)
1444                 return ret;
1445
1446         cond_resched();
1447
1448         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1449         if (max_nl_cursor == 0)
1450                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1451
1452         do {
1453                 list_for_each_entry(vma,
1454                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1455
1456                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1457                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1458                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1459                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1460                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1461                                         ret = SWAP_MLOCK;
1462                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1463                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1464                                 if ((int)mapcount <= 0)
1465                                         return ret;
1466                         }
1467                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1468                 }
1469                 cond_resched();
1470                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1471         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1472
1473         /*
1474          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1475          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1476          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1477          */
1478         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1479                 vma->vm_private_data = NULL;
1480
1481         return ret;
1482 }
1483
1484 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1485 {
1486         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1487
1488         if (!maybe_stack)
1489                 return false;
1490
1491         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1492                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1493                 return true;
1494
1495         return false;
1496 }
1497
1498 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1499 {
1500         return is_vma_temporary_stack(vma);
1501 }
1502
1503 static int page_not_mapped(struct page *page)
1504 {
1505         return !page_mapped(page);
1506 };
1507
1508 /**
1509  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1510  * @page: the page to get unmapped
1511  * @flags: action and flags
1512  *
1513  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1514  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1515  * Return values are:
1516  *
1517  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1518  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1519  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1520  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1521  */
1522 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1523 {
1524         int ret;
1525         struct rmap_walk_control rwc = {
1526                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1527                 .arg = (void *)flags,
1528                 .done = page_not_mapped,
1529                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1530                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1531         };
1532
1533         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1534
1535         /*
1536          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1537          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1538          * page tables leading to a race where migration cannot
1539          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1540          * locking requirements of exec(), migration skips
1541          * temporary VMAs until after exec() completes.
1542          */
1543         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1544                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1545
1546         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1547
1548         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1549                 ret = SWAP_SUCCESS;
1550         return ret;
1551 }
1552
1553 /**
1554  * try_to_munlock - try to munlock a page
1555  * @page: the page to be munlocked
1556  *
1557  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1558  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1559  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1560  *
1561  * Return values are:
1562  *
1563  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1564  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1565  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1566  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1567  */
1568 int try_to_munlock(struct page *page)
1569 {
1570         int ret;
1571         struct rmap_walk_control rwc = {
1572                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1573                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1574                 .done = page_not_mapped,
1575                 /*
1576                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1577                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1578                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1579                  */
1580                 .file_nonlinear = NULL,
1581                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1582
1583         };
1584
1585         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1586
1587         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1588         return ret;
1589 }
1590
1591 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1592 {
1593         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1594
1595         anon_vma_free(anon_vma);
1596         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1597                 anon_vma_free(root);
1598 }
1599
1600 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1601                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1602 {
1603         struct anon_vma *anon_vma;
1604
1605         if (rwc->anon_lock)
1606                 return rwc->anon_lock(page);
1607
1608         /*
1609          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1610          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1611          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1612          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1613          */
1614         anon_vma = page_anon_vma(page);
1615         if (!anon_vma)
1616                 return NULL;
1617
1618         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1619         return anon_vma;
1620 }
1621
1622 /*
1623  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1624  * rmap method
1625  * @page: the page to be handled
1626  * @rwc: control variable according to each walk type
1627  *
1628  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1629  * contained in the anon_vma struct it points to.
1630  *
1631  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1632  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1633  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1634  * LOCKED.
1635  */
1636 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1637 {
1638         struct anon_vma *anon_vma;
1639         pgoff_t pgoff;
1640         struct anon_vma_chain *avc;
1641         int ret = SWAP_AGAIN;
1642
1643         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1644         if (!anon_vma)
1645                 return ret;
1646
1647         pgoff = page_to_pgoff(page);
1648         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1649                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1650                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1651
1652                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1653                         continue;
1654
1655                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1656                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1657                         break;
1658                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1659                         break;
1660         }
1661         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1662         return ret;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1667  * @page: the page to be handled
1668  * @rwc: control variable according to each walk type
1669  *
1670  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1671  * contained in the address_space struct it points to.
1672  *
1673  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1674  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1675  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1676  * LOCKED.
1677  */
1678 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1679 {
1680         struct address_space *mapping = page->mapping;
1681         pgoff_t pgoff;
1682         struct vm_area_struct *vma;
1683         int ret = SWAP_AGAIN;
1684
1685         /*
1686          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1687          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1688          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1689          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1690          */
1691         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1692
1693         if (!mapping)
1694                 return ret;
1695
1696         pgoff = page_to_pgoff(page);
1697         i_mmap_lock_read(mapping);
1698         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1699                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1700
1701                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1702                         continue;
1703
1704                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1705                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1706                         goto done;
1707                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1708                         goto done;
1709         }
1710
1711         if (!rwc->file_nonlinear)
1712                 goto done;
1713
1714         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1715                 goto done;
1716
1717         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, rwc->arg);
1718 done:
1719         i_mmap_unlock_read(mapping);
1720         return ret;
1721 }
1722
1723 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1724 {
1725         if (unlikely(PageKsm(page)))
1726                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1727         else if (PageAnon(page))
1728                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1729         else
1730                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1731 }
1732
1733 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1734 /*
1735  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1736  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1737  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1738  */
1739 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1740         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1741 {
1742         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1743
1744         BUG_ON(!anon_vma);
1745
1746         if (PageAnon(page))
1747                 return;
1748         if (!exclusive)
1749                 anon_vma = anon_vma->root;
1750
1751         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1752         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1753         page->index = linear_page_index(vma, address);
1754 }
1755
1756 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1757                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1758 {
1759         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1760         int first;
1761
1762         BUG_ON(!PageLocked(page));
1763         BUG_ON(!anon_vma);
1764         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1765         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1766         if (first)
1767                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1768 }
1769
1770 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1771                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1772 {
1773         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1774         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1775         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1776 }
1777 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */