mm: memcontrol: rewrite charge API
[cascardo/linux.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->rwsem
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
99          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         might_sleep();
107         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
108                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
126                                 struct anon_vma_chain *avc,
127                                 struct anon_vma *anon_vma)
128 {
129         avc->vma = vma;
130         avc->anon_vma = anon_vma;
131         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
132         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
133 }
134
135 /**
136  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
137  * @vma: the memory region in question
138  *
139  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
140  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
141  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
142  *
143  * The common case will be that we already have one, but if
144  * not we either need to find an adjacent mapping that we
145  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
146  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
147  * allocate a new one.
148  *
149  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
150  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
151  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
152  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
153  * anon_vma isn't actually destroyed).
154  *
155  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
156  * for the new allocation. At the same time, we do not want
157  * to do any locking for the common case of already having
158  * an anon_vma.
159  *
160  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
161  */
162 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
163 {
164         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
165         struct anon_vma_chain *avc;
166
167         might_sleep();
168         if (unlikely(!anon_vma)) {
169                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
170                 struct anon_vma *allocated;
171
172                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
173                 if (!avc)
174                         goto out_enomem;
175
176                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
177                 allocated = NULL;
178                 if (!anon_vma) {
179                         anon_vma = anon_vma_alloc();
180                         if (unlikely(!anon_vma))
181                                 goto out_enomem_free_avc;
182                         allocated = anon_vma;
183                 }
184
185                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
186                 /* page_table_lock to protect against threads */
187                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
188                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
189                         vma->anon_vma = anon_vma;
190                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
191                         allocated = NULL;
192                         avc = NULL;
193                 }
194                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
195                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
196
197                 if (unlikely(allocated))
198                         put_anon_vma(allocated);
199                 if (unlikely(avc))
200                         anon_vma_chain_free(avc);
201         }
202         return 0;
203
204  out_enomem_free_avc:
205         anon_vma_chain_free(avc);
206  out_enomem:
207         return -ENOMEM;
208 }
209
210 /*
211  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
212  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
213  * have the same vma.
214  *
215  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
216  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
217  */
218 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
219 {
220         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
221         if (new_root != root) {
222                 if (WARN_ON_ONCE(root))
223                         up_write(&root->rwsem);
224                 root = new_root;
225                 down_write(&root->rwsem);
226         }
227         return root;
228 }
229
230 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
231 {
232         if (root)
233                 up_write(&root->rwsem);
234 }
235
236 /*
237  * Attach the anon_vmas from src to dst.
238  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
239  */
240 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
241 {
242         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
243         struct anon_vma *root = NULL;
244
245         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
246                 struct anon_vma *anon_vma;
247
248                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
249                 if (unlikely(!avc)) {
250                         unlock_anon_vma_root(root);
251                         root = NULL;
252                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
253                         if (!avc)
254                                 goto enomem_failure;
255                 }
256                 anon_vma = pavc->anon_vma;
257                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
258                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
259         }
260         unlock_anon_vma_root(root);
261         return 0;
262
263  enomem_failure:
264         unlink_anon_vmas(dst);
265         return -ENOMEM;
266 }
267
268 /*
269  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
270  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
271  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
272  */
273 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
274 {
275         struct anon_vma_chain *avc;
276         struct anon_vma *anon_vma;
277
278         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
279         if (!pvma->anon_vma)
280                 return 0;
281
282         /*
283          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
284          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
285          */
286         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
287                 return -ENOMEM;
288
289         /* Then add our own anon_vma. */
290         anon_vma = anon_vma_alloc();
291         if (!anon_vma)
292                 goto out_error;
293         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
294         if (!avc)
295                 goto out_error_free_anon_vma;
296
297         /*
298          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
299          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
300          */
301         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
302         /*
303          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
304          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
305          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
306          */
307         get_anon_vma(anon_vma->root);
308         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
309         vma->anon_vma = anon_vma;
310         anon_vma_lock_write(anon_vma);
311         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
312         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
313
314         return 0;
315
316  out_error_free_anon_vma:
317         put_anon_vma(anon_vma);
318  out_error:
319         unlink_anon_vmas(vma);
320         return -ENOMEM;
321 }
322
323 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
324 {
325         struct anon_vma_chain *avc, *next;
326         struct anon_vma *root = NULL;
327
328         /*
329          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
330          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
331          */
332         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
333                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
334
335                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
336                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
337
338                 /*
339                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
340                  * to free them outside the lock.
341                  */
342                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
343                         continue;
344
345                 list_del(&avc->same_vma);
346                 anon_vma_chain_free(avc);
347         }
348         unlock_anon_vma_root(root);
349
350         /*
351          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
352          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
353          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
354          */
355         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
356                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
357
358                 put_anon_vma(anon_vma);
359
360                 list_del(&avc->same_vma);
361                 anon_vma_chain_free(avc);
362         }
363 }
364
365 static void anon_vma_ctor(void *data)
366 {
367         struct anon_vma *anon_vma = data;
368
369         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
370         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
371         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
372 }
373
374 void __init anon_vma_init(void)
375 {
376         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
377                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
378         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
379 }
380
381 /*
382  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
383  *
384  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
385  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
386  * have been relevant to this page.
387  *
388  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
389  * returned may already be freed (and even reused).
390  *
391  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
392  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
393  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
394  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
395  *
396  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
397  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
398  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
399  *
400  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
401  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
402  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
403  */
404 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
405 {
406         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
407         unsigned long anon_mapping;
408
409         rcu_read_lock();
410         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
411         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
412                 goto out;
413         if (!page_mapped(page))
414                 goto out;
415
416         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
417         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
418                 anon_vma = NULL;
419                 goto out;
420         }
421
422         /*
423          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
424          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
425          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
426          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
427          * above cannot corrupt).
428          */
429         if (!page_mapped(page)) {
430                 rcu_read_unlock();
431                 put_anon_vma(anon_vma);
432                 return NULL;
433         }
434 out:
435         rcu_read_unlock();
436
437         return anon_vma;
438 }
439
440 /*
441  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
442  *
443  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
444  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
445  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
446  */
447 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
448 {
449         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
450         struct anon_vma *root_anon_vma;
451         unsigned long anon_mapping;
452
453         rcu_read_lock();
454         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
455         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
456                 goto out;
457         if (!page_mapped(page))
458                 goto out;
459
460         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
461         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
462         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
463                 /*
464                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
465                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
466                  * not go away, see anon_vma_free().
467                  */
468                 if (!page_mapped(page)) {
469                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
470                         anon_vma = NULL;
471                 }
472                 goto out;
473         }
474
475         /* trylock failed, we got to sleep */
476         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
477                 anon_vma = NULL;
478                 goto out;
479         }
480
481         if (!page_mapped(page)) {
482                 rcu_read_unlock();
483                 put_anon_vma(anon_vma);
484                 return NULL;
485         }
486
487         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
488         rcu_read_unlock();
489         anon_vma_lock_read(anon_vma);
490
491         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
492                 /*
493                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
494                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
495                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
496                  */
497                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
498                 __put_anon_vma(anon_vma);
499                 anon_vma = NULL;
500         }
501
502         return anon_vma;
503
504 out:
505         rcu_read_unlock();
506         return anon_vma;
507 }
508
509 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
510 {
511         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
512 }
513
514 /*
515  * At what user virtual address is page expected in @vma?
516  */
517 static inline unsigned long
518 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
519 {
520         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
521         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
522 }
523
524 inline unsigned long
525 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
526 {
527         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
528
529         /* page should be within @vma mapping range */
530         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
531
532         return address;
533 }
534
535 /*
536  * At what user virtual address is page expected in vma?
537  * Caller should check the page is actually part of the vma.
538  */
539 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
540 {
541         unsigned long address;
542         if (PageAnon(page)) {
543                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
544                 /*
545                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
546                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
547                  */
548                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
549                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
550                         return -EFAULT;
551         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
552                 if (!vma->vm_file ||
553                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
554                         return -EFAULT;
555         } else
556                 return -EFAULT;
557         address = __vma_address(page, vma);
558         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
559                 return -EFAULT;
560         return address;
561 }
562
563 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
564 {
565         pgd_t *pgd;
566         pud_t *pud;
567         pmd_t *pmd = NULL;
568         pmd_t pmde;
569
570         pgd = pgd_offset(mm, address);
571         if (!pgd_present(*pgd))
572                 goto out;
573
574         pud = pud_offset(pgd, address);
575         if (!pud_present(*pud))
576                 goto out;
577
578         pmd = pmd_offset(pud, address);
579         /*
580          * Some THP functions use the sequence pmdp_clear_flush(), set_pmd_at()
581          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
582          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
583          */
584         pmde = ACCESS_ONCE(*pmd);
585         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
586                 pmd = NULL;
587 out:
588         return pmd;
589 }
590
591 /*
592  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
593  *
594  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
595  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
596  * highly shared pages).
597  *
598  * On success returns with pte mapped and locked.
599  */
600 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
601                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
602 {
603         pmd_t *pmd;
604         pte_t *pte;
605         spinlock_t *ptl;
606
607         if (unlikely(PageHuge(page))) {
608                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
609                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
610                 if (!pte)
611                         return NULL;
612
613                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
614                 goto check;
615         }
616
617         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
618         if (!pmd)
619                 return NULL;
620
621         pte = pte_offset_map(pmd, address);
622         /* Make a quick check before getting the lock */
623         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
624                 pte_unmap(pte);
625                 return NULL;
626         }
627
628         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
629 check:
630         spin_lock(ptl);
631         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
632                 *ptlp = ptl;
633                 return pte;
634         }
635         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
636         return NULL;
637 }
638
639 /**
640  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
641  * @page: the page to test
642  * @vma: the VMA to test
643  *
644  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
645  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
646  * valid for normal file or anonymous VMAs.
647  */
648 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
649 {
650         unsigned long address;
651         pte_t *pte;
652         spinlock_t *ptl;
653
654         address = __vma_address(page, vma);
655         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
656                 return 0;
657         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
658         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
659                 return 0;
660         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
661
662         return 1;
663 }
664
665 struct page_referenced_arg {
666         int mapcount;
667         int referenced;
668         unsigned long vm_flags;
669         struct mem_cgroup *memcg;
670 };
671 /*
672  * arg: page_referenced_arg will be passed
673  */
674 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
675                         unsigned long address, void *arg)
676 {
677         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
678         spinlock_t *ptl;
679         int referenced = 0;
680         struct page_referenced_arg *pra = arg;
681
682         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
683                 pmd_t *pmd;
684
685                 /*
686                  * rmap might return false positives; we must filter
687                  * these out using page_check_address_pmd().
688                  */
689                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
690                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
691                 if (!pmd)
692                         return SWAP_AGAIN;
693
694                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
695                         spin_unlock(ptl);
696                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
697                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
698                 }
699
700                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
701                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
702                         referenced++;
703                 spin_unlock(ptl);
704         } else {
705                 pte_t *pte;
706
707                 /*
708                  * rmap might return false positives; we must filter
709                  * these out using page_check_address().
710                  */
711                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
712                 if (!pte)
713                         return SWAP_AGAIN;
714
715                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
716                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
717                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
718                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
719                 }
720
721                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
722                         /*
723                          * Don't treat a reference through a sequentially read
724                          * mapping as such.  If the page has been used in
725                          * another mapping, we will catch it; if this other
726                          * mapping is already gone, the unmap path will have
727                          * set PG_referenced or activated the page.
728                          */
729                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
730                                 referenced++;
731                 }
732                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
733         }
734
735         if (referenced) {
736                 pra->referenced++;
737                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
738         }
739
740         pra->mapcount--;
741         if (!pra->mapcount)
742                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
743
744         return SWAP_AGAIN;
745 }
746
747 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
748 {
749         struct page_referenced_arg *pra = arg;
750         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
751
752         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
753                 return true;
754
755         return false;
756 }
757
758 /**
759  * page_referenced - test if the page was referenced
760  * @page: the page to test
761  * @is_locked: caller holds lock on the page
762  * @memcg: target memory cgroup
763  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
764  *
765  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
766  * returns the number of ptes which referenced the page.
767  */
768 int page_referenced(struct page *page,
769                     int is_locked,
770                     struct mem_cgroup *memcg,
771                     unsigned long *vm_flags)
772 {
773         int ret;
774         int we_locked = 0;
775         struct page_referenced_arg pra = {
776                 .mapcount = page_mapcount(page),
777                 .memcg = memcg,
778         };
779         struct rmap_walk_control rwc = {
780                 .rmap_one = page_referenced_one,
781                 .arg = (void *)&pra,
782                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
783         };
784
785         *vm_flags = 0;
786         if (!page_mapped(page))
787                 return 0;
788
789         if (!page_rmapping(page))
790                 return 0;
791
792         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
793                 we_locked = trylock_page(page);
794                 if (!we_locked)
795                         return 1;
796         }
797
798         /*
799          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
800          * counting on behalf of references from different
801          * cgroups
802          */
803         if (memcg) {
804                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
805         }
806
807         ret = rmap_walk(page, &rwc);
808         *vm_flags = pra.vm_flags;
809
810         if (we_locked)
811                 unlock_page(page);
812
813         return pra.referenced;
814 }
815
816 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
817                             unsigned long address, void *arg)
818 {
819         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
820         pte_t *pte;
821         spinlock_t *ptl;
822         int ret = 0;
823         int *cleaned = arg;
824
825         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
826         if (!pte)
827                 goto out;
828
829         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
830                 pte_t entry;
831
832                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
833                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
834                 entry = pte_wrprotect(entry);
835                 entry = pte_mkclean(entry);
836                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
837                 ret = 1;
838         }
839
840         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
841
842         if (ret) {
843                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
844                 (*cleaned)++;
845         }
846 out:
847         return SWAP_AGAIN;
848 }
849
850 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
851 {
852         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
853                 return false;
854
855         return true;
856 }
857
858 int page_mkclean(struct page *page)
859 {
860         int cleaned = 0;
861         struct address_space *mapping;
862         struct rmap_walk_control rwc = {
863                 .arg = (void *)&cleaned,
864                 .rmap_one = page_mkclean_one,
865                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
866         };
867
868         BUG_ON(!PageLocked(page));
869
870         if (!page_mapped(page))
871                 return 0;
872
873         mapping = page_mapping(page);
874         if (!mapping)
875                 return 0;
876
877         rmap_walk(page, &rwc);
878
879         return cleaned;
880 }
881 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
882
883 /**
884  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
885  * @page:       the page to move to our anon_vma
886  * @vma:        the vma the page belongs to
887  * @address:    the user virtual address mapped
888  *
889  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
890  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
891  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
892  * processes.
893  */
894 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
895         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
896 {
897         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
898
899         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
900         VM_BUG_ON(!anon_vma);
901         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
902
903         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
904         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
905 }
906
907 /**
908  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
909  * @page:       Page to add to rmap     
910  * @vma:        VM area to add page to.
911  * @address:    User virtual address of the mapping     
912  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
913  */
914 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
915         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
916 {
917         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
918
919         BUG_ON(!anon_vma);
920
921         if (PageAnon(page))
922                 return;
923
924         /*
925          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
926          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
927          * page mapping!
928          */
929         if (!exclusive)
930                 anon_vma = anon_vma->root;
931
932         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
933         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
934         page->index = linear_page_index(vma, address);
935 }
936
937 /**
938  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
939  * @page:       the page to add the mapping to
940  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
941  * @address:    the user virtual address mapped
942  */
943 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
944         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
945 {
946 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
947         /*
948          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
949          * be set up correctly at this point.
950          *
951          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
952          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
953          * in which case the page is already known to be setup.
954          *
955          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
956          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
957          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
958          */
959         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
960         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
961 #endif
962 }
963
964 /**
965  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
966  * @page:       the page to add the mapping to
967  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
968  * @address:    the user virtual address mapped
969  *
970  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
971  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
972  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
973  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
974  */
975 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
976         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
977 {
978         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
979 }
980
981 /*
982  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
983  * into pages that are exclusively owned by the current process.
984  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
985  */
986 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
987         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
988 {
989         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
990         if (first) {
991                 /*
992                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
993                  * these counters are not modified in interrupt context, and
994                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
995                  * disabled.
996                  */
997                 if (PageTransHuge(page))
998                         __inc_zone_page_state(page,
999                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1000                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1001                                 hpage_nr_pages(page));
1002         }
1003         if (unlikely(PageKsm(page)))
1004                 return;
1005
1006         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1007         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1008         if (first)
1009                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1010         else
1011                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1012 }
1013
1014 /**
1015  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1016  * @page:       the page to add the mapping to
1017  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1018  * @address:    the user virtual address mapped
1019  *
1020  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1021  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1022  * Page does not have to be locked.
1023  */
1024 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1025         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1026 {
1027         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1028         SetPageSwapBacked(page);
1029         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1030         if (PageTransHuge(page))
1031                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1032         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1033                         hpage_nr_pages(page));
1034         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1035 }
1036
1037 /**
1038  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1039  * @page: the page to add the mapping to
1040  *
1041  * The caller needs to hold the pte lock.
1042  */
1043 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1044 {
1045         bool locked;
1046         unsigned long flags;
1047
1048         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1049         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1050                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1051                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1052         }
1053         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1054 }
1055
1056 /**
1057  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1058  * @page: page to remove mapping from
1059  *
1060  * The caller needs to hold the pte lock.
1061  */
1062 void page_remove_rmap(struct page *page)
1063 {
1064         bool anon = PageAnon(page);
1065         bool locked;
1066         unsigned long flags;
1067
1068         /*
1069          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1070          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1071          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1072          */
1073         if (!anon)
1074                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1075
1076         /* page still mapped by someone else? */
1077         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1078                 goto out;
1079
1080         /*
1081          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1082          * and not charged by memcg for now.
1083          *
1084          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1085          * these counters are not modified in interrupt context, and
1086          * these counters are not modified in interrupt context, and
1087          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1088          */
1089         if (unlikely(PageHuge(page)))
1090                 goto out;
1091         if (anon) {
1092                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1093                 if (PageTransHuge(page))
1094                         __dec_zone_page_state(page,
1095                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1096                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1097                                 -hpage_nr_pages(page));
1098         } else {
1099                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1100                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1101                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1102         }
1103         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1104                 clear_page_mlock(page);
1105         /*
1106          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1107          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1108          * which increments mapcount after us but sets mapping
1109          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1110          * and remember that it's only reliable while mapped.
1111          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1112          * faster for those pages still in swapcache.
1113          */
1114         return;
1115 out:
1116         if (!anon)
1117                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1122  */
1123 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1124                      unsigned long address, void *arg)
1125 {
1126         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1127         pte_t *pte;
1128         pte_t pteval;
1129         spinlock_t *ptl;
1130         int ret = SWAP_AGAIN;
1131         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1132
1133         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1134         if (!pte)
1135                 goto out;
1136
1137         /*
1138          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1139          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1140          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1141          */
1142         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1143                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1144                         goto out_mlock;
1145
1146                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1147                         goto out_unmap;
1148         }
1149         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1150                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1151                         ret = SWAP_FAIL;
1152                         goto out_unmap;
1153                 }
1154         }
1155
1156         /* Nuke the page table entry. */
1157         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1158         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1159
1160         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1161         if (pte_dirty(pteval))
1162                 set_page_dirty(page);
1163
1164         /* Update high watermark before we lower rss */
1165         update_hiwater_rss(mm);
1166
1167         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1168                 if (!PageHuge(page)) {
1169                         if (PageAnon(page))
1170                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1171                         else
1172                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1173                 }
1174                 set_pte_at(mm, address, pte,
1175                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1176         } else if (pte_unused(pteval)) {
1177                 /*
1178                  * The guest indicated that the page content is of no
1179                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1180                  * will take care of the rest.
1181                  */
1182                 if (PageAnon(page))
1183                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1184                 else
1185                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1186         } else if (PageAnon(page)) {
1187                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1188                 pte_t swp_pte;
1189
1190                 if (PageSwapCache(page)) {
1191                         /*
1192                          * Store the swap location in the pte.
1193                          * See handle_pte_fault() ...
1194                          */
1195                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1196                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1197                                 ret = SWAP_FAIL;
1198                                 goto out_unmap;
1199                         }
1200                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1201                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1202                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1203                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1204                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1205                         }
1206                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1207                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1208                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1209                         /*
1210                          * Store the pfn of the page in a special migration
1211                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1212                          * pte is removed and then restart fault handling.
1213                          */
1214                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1215                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1216                 }
1217                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1218                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1219                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1220                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1221                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1222         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1223                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1224                 /* Establish migration entry for a file page */
1225                 swp_entry_t entry;
1226                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1227                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1228         } else
1229                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1230
1231         page_remove_rmap(page);
1232         page_cache_release(page);
1233
1234 out_unmap:
1235         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1236         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1237                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1238 out:
1239         return ret;
1240
1241 out_mlock:
1242         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1243
1244
1245         /*
1246          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1247          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1248          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_mutex.
1249          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1250          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1251          * page is actually mlocked.
1252          */
1253         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1254                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1255                         mlock_vma_page(page);
1256                         ret = SWAP_MLOCK;
1257                 }
1258                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1259         }
1260         return ret;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1265  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1266  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1267  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1268  *
1269  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1270  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1271  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1272  * around the vma's virtual address space.
1273  *
1274  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1275  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1276  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1277  *
1278  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1279  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1280  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1281  *
1282  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1283  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1284  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1285  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1286  */
1287 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1288 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1289
1290 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1291                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1292 {
1293         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1294         pmd_t *pmd;
1295         pte_t *pte;
1296         pte_t pteval;
1297         spinlock_t *ptl;
1298         struct page *page;
1299         unsigned long address;
1300         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1301         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1302         unsigned long end;
1303         int ret = SWAP_AGAIN;
1304         int locked_vma = 0;
1305
1306         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1307         end = address + CLUSTER_SIZE;
1308         if (address < vma->vm_start)
1309                 address = vma->vm_start;
1310         if (end > vma->vm_end)
1311                 end = vma->vm_end;
1312
1313         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1314         if (!pmd)
1315                 return ret;
1316
1317         mmun_start = address;
1318         mmun_end   = end;
1319         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1320
1321         /*
1322          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1323          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1324          */
1325         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1326                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1327                 if (!locked_vma)
1328                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1329         }
1330
1331         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1332
1333         /* Update high watermark before we lower rss */
1334         update_hiwater_rss(mm);
1335
1336         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1337                 if (!pte_present(*pte))
1338                         continue;
1339                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1340                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1341
1342                 if (locked_vma) {
1343                         if (page == check_page) {
1344                                 /* we know we have check_page locked */
1345                                 mlock_vma_page(page);
1346                                 ret = SWAP_MLOCK;
1347                         } else if (trylock_page(page)) {
1348                                 /*
1349                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1350                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1351                                  * eventually encountered again later.
1352                                  */
1353                                 mlock_vma_page(page);
1354                                 unlock_page(page);
1355                         }
1356                         continue;       /* don't unmap */
1357                 }
1358
1359                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1360                         continue;
1361
1362                 /* Nuke the page table entry. */
1363                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1364                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1365
1366                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1367                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1368                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1369                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1370                                 ptfile = pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1371                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1372                 }
1373
1374                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1375                 if (pte_dirty(pteval))
1376                         set_page_dirty(page);
1377
1378                 page_remove_rmap(page);
1379                 page_cache_release(page);
1380                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1381                 (*mapcount)--;
1382         }
1383         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1384         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1385         if (locked_vma)
1386                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1387         return ret;
1388 }
1389
1390 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1391                 struct address_space *mapping, void *arg)
1392 {
1393         struct vm_area_struct *vma;
1394         int ret = SWAP_AGAIN;
1395         unsigned long cursor;
1396         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1397         unsigned long max_nl_size = 0;
1398         unsigned int mapcount;
1399
1400         list_for_each_entry(vma,
1401                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1402
1403                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1404                 if (cursor > max_nl_cursor)
1405                         max_nl_cursor = cursor;
1406                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1407                 if (cursor > max_nl_size)
1408                         max_nl_size = cursor;
1409         }
1410
1411         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1412                 return SWAP_FAIL;
1413         }
1414
1415         /*
1416          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1417          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1418          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1419          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1420          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1421          */
1422         mapcount = page_mapcount(page);
1423         if (!mapcount)
1424                 return ret;
1425
1426         cond_resched();
1427
1428         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1429         if (max_nl_cursor == 0)
1430                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1431
1432         do {
1433                 list_for_each_entry(vma,
1434                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1435
1436                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1437                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1438                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1439                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1440                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1441                                         ret = SWAP_MLOCK;
1442                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1443                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1444                                 if ((int)mapcount <= 0)
1445                                         return ret;
1446                         }
1447                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1448                 }
1449                 cond_resched();
1450                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1451         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1452
1453         /*
1454          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1455          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1456          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1457          */
1458         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1459                 vma->vm_private_data = NULL;
1460
1461         return ret;
1462 }
1463
1464 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1465 {
1466         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1467
1468         if (!maybe_stack)
1469                 return false;
1470
1471         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1472                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1473                 return true;
1474
1475         return false;
1476 }
1477
1478 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1479 {
1480         return is_vma_temporary_stack(vma);
1481 }
1482
1483 static int page_not_mapped(struct page *page)
1484 {
1485         return !page_mapped(page);
1486 };
1487
1488 /**
1489  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1490  * @page: the page to get unmapped
1491  * @flags: action and flags
1492  *
1493  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1494  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1495  * Return values are:
1496  *
1497  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1498  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1499  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1500  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1501  */
1502 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1503 {
1504         int ret;
1505         struct rmap_walk_control rwc = {
1506                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1507                 .arg = (void *)flags,
1508                 .done = page_not_mapped,
1509                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1510                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1511         };
1512
1513         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1514
1515         /*
1516          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1517          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1518          * page tables leading to a race where migration cannot
1519          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1520          * locking requirements of exec(), migration skips
1521          * temporary VMAs until after exec() completes.
1522          */
1523         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1524                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1525
1526         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1527
1528         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1529                 ret = SWAP_SUCCESS;
1530         return ret;
1531 }
1532
1533 /**
1534  * try_to_munlock - try to munlock a page
1535  * @page: the page to be munlocked
1536  *
1537  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1538  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1539  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1540  *
1541  * Return values are:
1542  *
1543  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1544  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1545  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1546  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1547  */
1548 int try_to_munlock(struct page *page)
1549 {
1550         int ret;
1551         struct rmap_walk_control rwc = {
1552                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1553                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1554                 .done = page_not_mapped,
1555                 /*
1556                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1557                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1558                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1559                  */
1560                 .file_nonlinear = NULL,
1561                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1562
1563         };
1564
1565         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1566
1567         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1568         return ret;
1569 }
1570
1571 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1572 {
1573         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1574
1575         anon_vma_free(anon_vma);
1576         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1577                 anon_vma_free(root);
1578 }
1579
1580 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1581                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1582 {
1583         struct anon_vma *anon_vma;
1584
1585         if (rwc->anon_lock)
1586                 return rwc->anon_lock(page);
1587
1588         /*
1589          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1590          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1591          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1592          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1593          */
1594         anon_vma = page_anon_vma(page);
1595         if (!anon_vma)
1596                 return NULL;
1597
1598         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1599         return anon_vma;
1600 }
1601
1602 /*
1603  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1604  * rmap method
1605  * @page: the page to be handled
1606  * @rwc: control variable according to each walk type
1607  *
1608  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1609  * contained in the anon_vma struct it points to.
1610  *
1611  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1612  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1613  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1614  * LOCKED.
1615  */
1616 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1617 {
1618         struct anon_vma *anon_vma;
1619         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
1620         struct anon_vma_chain *avc;
1621         int ret = SWAP_AGAIN;
1622
1623         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1624         if (!anon_vma)
1625                 return ret;
1626
1627         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1628                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1629                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1630
1631                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1632                         continue;
1633
1634                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1635                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1636                         break;
1637                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1638                         break;
1639         }
1640         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1641         return ret;
1642 }
1643
1644 /*
1645  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1646  * @page: the page to be handled
1647  * @rwc: control variable according to each walk type
1648  *
1649  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1650  * contained in the address_space struct it points to.
1651  *
1652  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1653  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1654  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1655  * LOCKED.
1656  */
1657 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1658 {
1659         struct address_space *mapping = page->mapping;
1660         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
1661         struct vm_area_struct *vma;
1662         int ret = SWAP_AGAIN;
1663
1664         /*
1665          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1666          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1667          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1668          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
1669          */
1670         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1671
1672         if (!mapping)
1673                 return ret;
1674         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1675         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1676                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1677
1678                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1679                         continue;
1680
1681                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1682                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1683                         goto done;
1684                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1685                         goto done;
1686         }
1687
1688         if (!rwc->file_nonlinear)
1689                 goto done;
1690
1691         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1692                 goto done;
1693
1694         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, rwc->arg);
1695
1696 done:
1697         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1698         return ret;
1699 }
1700
1701 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1702 {
1703         if (unlikely(PageKsm(page)))
1704                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1705         else if (PageAnon(page))
1706                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1707         else
1708                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1709 }
1710
1711 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1712 /*
1713  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1714  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1715  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1716  */
1717 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1718         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1719 {
1720         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1721
1722         BUG_ON(!anon_vma);
1723
1724         if (PageAnon(page))
1725                 return;
1726         if (!exclusive)
1727                 anon_vma = anon_vma->root;
1728
1729         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1730         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1731         page->index = linear_page_index(vma, address);
1732 }
1733
1734 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1735                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1736 {
1737         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1738         int first;
1739
1740         BUG_ON(!PageLocked(page));
1741         BUG_ON(!anon_vma);
1742         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1743         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1744         if (first)
1745                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1746 }
1747
1748 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1749                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1750 {
1751         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1752         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1753         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1754 }
1755 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */