mm: xip fix fault vs sparse page invalidate race
[linux-2.6.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 <hugh@veritas.com> 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_lock
28  *         anon_vma->lock
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode_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 inode_lock in __sync_single_inode)
39  */
40
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/pagemap.h>
43 #include <linux/swap.h>
44 #include <linux/swapops.h>
45 #include <linux/slab.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/rmap.h>
48 #include <linux/rcupdate.h>
49 #include <linux/module.h>
50 #include <linux/kallsyms.h>
51 #include <linux/memcontrol.h>
52 #include <linux/mmu_notifier.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
57
58 /* This must be called under the mmap_sem. */
59 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
60 {
61         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
62
63         might_sleep();
64         if (unlikely(!anon_vma)) {
65                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
66                 struct anon_vma *allocated, *locked;
67
68                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
69                 if (anon_vma) {
70                         allocated = NULL;
71                         locked = anon_vma;
72                         spin_lock(&locked->lock);
73                 } else {
74                         anon_vma = anon_vma_alloc();
75                         if (unlikely(!anon_vma))
76                                 return -ENOMEM;
77                         allocated = anon_vma;
78                         locked = NULL;
79                 }
80
81                 /* page_table_lock to protect against threads */
82                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
83                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
84                         vma->anon_vma = anon_vma;
85                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
86                         allocated = NULL;
87                 }
88                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
89
90                 if (locked)
91                         spin_unlock(&locked->lock);
92                 if (unlikely(allocated))
93                         anon_vma_free(allocated);
94         }
95         return 0;
96 }
97
98 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
99 {
100         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
101         list_del(&next->anon_vma_node);
102 }
103
104 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
105 {
106         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
107
108         if (anon_vma)
109                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
110 }
111
112 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
113 {
114         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
115
116         if (anon_vma) {
117                 spin_lock(&anon_vma->lock);
118                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
119                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
120         }
121 }
122
123 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
124 {
125         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
126         int empty;
127
128         if (!anon_vma)
129                 return;
130
131         spin_lock(&anon_vma->lock);
132         list_del(&vma->anon_vma_node);
133
134         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
135         empty = list_empty(&anon_vma->head);
136         spin_unlock(&anon_vma->lock);
137
138         if (empty)
139                 anon_vma_free(anon_vma);
140 }
141
142 static void anon_vma_ctor(void *data)
143 {
144         struct anon_vma *anon_vma = data;
145
146         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
147         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
148 }
149
150 void __init anon_vma_init(void)
151 {
152         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
153                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
154 }
155
156 /*
157  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
158  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
159  */
160 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
161 {
162         struct anon_vma *anon_vma;
163         unsigned long anon_mapping;
164
165         rcu_read_lock();
166         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
167         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
168                 goto out;
169         if (!page_mapped(page))
170                 goto out;
171
172         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
173         spin_lock(&anon_vma->lock);
174         return anon_vma;
175 out:
176         rcu_read_unlock();
177         return NULL;
178 }
179
180 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
181 {
182         spin_unlock(&anon_vma->lock);
183         rcu_read_unlock();
184 }
185
186 /*
187  * At what user virtual address is page expected in @vma?
188  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
189  * within the range mapped the @vma.
190  */
191 static inline unsigned long
192 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
193 {
194         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
195         unsigned long address;
196
197         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
198         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
199                 /* page should be within @vma mapping range */
200                 return -EFAULT;
201         }
202         return address;
203 }
204
205 /*
206  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
207  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
208  */
209 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
210 {
211         if (PageAnon(page)) {
212                 if ((void *)vma->anon_vma !=
213                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
214                         return -EFAULT;
215         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
216                 if (!vma->vm_file ||
217                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
218                         return -EFAULT;
219         } else
220                 return -EFAULT;
221         return vma_address(page, vma);
222 }
223
224 /*
225  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
226  *
227  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
228  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
229  * highly shared pages).
230  *
231  * On success returns with pte mapped and locked.
232  */
233 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
234                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
235 {
236         pgd_t *pgd;
237         pud_t *pud;
238         pmd_t *pmd;
239         pte_t *pte;
240         spinlock_t *ptl;
241
242         pgd = pgd_offset(mm, address);
243         if (!pgd_present(*pgd))
244                 return NULL;
245
246         pud = pud_offset(pgd, address);
247         if (!pud_present(*pud))
248                 return NULL;
249
250         pmd = pmd_offset(pud, address);
251         if (!pmd_present(*pmd))
252                 return NULL;
253
254         pte = pte_offset_map(pmd, address);
255         /* Make a quick check before getting the lock */
256         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
257                 pte_unmap(pte);
258                 return NULL;
259         }
260
261         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
262         spin_lock(ptl);
263         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
264                 *ptlp = ptl;
265                 return pte;
266         }
267         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
268         return NULL;
269 }
270
271 /*
272  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
273  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
274  */
275 static int page_referenced_one(struct page *page,
276         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
277 {
278         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
279         unsigned long address;
280         pte_t *pte;
281         spinlock_t *ptl;
282         int referenced = 0;
283
284         address = vma_address(page, vma);
285         if (address == -EFAULT)
286                 goto out;
287
288         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
289         if (!pte)
290                 goto out;
291
292         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
293                 referenced++;
294                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
295         } else if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
296                 referenced++;
297
298         /* Pretend the page is referenced if the task has the
299            swap token and is in the middle of a page fault. */
300         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
301                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
302                 referenced++;
303
304         (*mapcount)--;
305         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
306 out:
307         return referenced;
308 }
309
310 static int page_referenced_anon(struct page *page,
311                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
312 {
313         unsigned int mapcount;
314         struct anon_vma *anon_vma;
315         struct vm_area_struct *vma;
316         int referenced = 0;
317
318         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
319         if (!anon_vma)
320                 return referenced;
321
322         mapcount = page_mapcount(page);
323         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
324                 /*
325                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
326                  * counting on behalf of references from different
327                  * cgroups
328                  */
329                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
330                         continue;
331                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
332                 if (!mapcount)
333                         break;
334         }
335
336         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
337         return referenced;
338 }
339
340 /**
341  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
342  * @page: the page we're checking references on.
343  * @mem_cont: target memory controller
344  *
345  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
346  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
347  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
348  * of references it found.
349  *
350  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
351  */
352 static int page_referenced_file(struct page *page,
353                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
354 {
355         unsigned int mapcount;
356         struct address_space *mapping = page->mapping;
357         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
358         struct vm_area_struct *vma;
359         struct prio_tree_iter iter;
360         int referenced = 0;
361
362         /*
363          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
364          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
365          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
366          */
367         BUG_ON(PageAnon(page));
368
369         /*
370          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
371          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
372          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
373          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
374          */
375         BUG_ON(!PageLocked(page));
376
377         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
378
379         /*
380          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
381          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
382          */
383         mapcount = page_mapcount(page);
384
385         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
386                 /*
387                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
388                  * counting on behalf of references from different
389                  * cgroups
390                  */
391                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
392                         continue;
393                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
394                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
395                         referenced++;
396                         break;
397                 }
398                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
399                 if (!mapcount)
400                         break;
401         }
402
403         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
404         return referenced;
405 }
406
407 /**
408  * page_referenced - test if the page was referenced
409  * @page: the page to test
410  * @is_locked: caller holds lock on the page
411  * @mem_cont: target memory controller
412  *
413  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
414  * returns the number of ptes which referenced the page.
415  */
416 int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
417                         struct mem_cgroup *mem_cont)
418 {
419         int referenced = 0;
420
421         if (TestClearPageReferenced(page))
422                 referenced++;
423
424         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
425                 if (PageAnon(page))
426                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont);
427                 else if (is_locked)
428                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont);
429                 else if (!trylock_page(page))
430                         referenced++;
431                 else {
432                         if (page->mapping)
433                                 referenced +=
434                                         page_referenced_file(page, mem_cont);
435                         unlock_page(page);
436                 }
437         }
438
439         if (page_test_and_clear_young(page))
440                 referenced++;
441
442         return referenced;
443 }
444
445 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
446 {
447         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
448         unsigned long address;
449         pte_t *pte;
450         spinlock_t *ptl;
451         int ret = 0;
452
453         address = vma_address(page, vma);
454         if (address == -EFAULT)
455                 goto out;
456
457         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
458         if (!pte)
459                 goto out;
460
461         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
462                 pte_t entry;
463
464                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
465                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
466                 entry = pte_wrprotect(entry);
467                 entry = pte_mkclean(entry);
468                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
469                 ret = 1;
470         }
471
472         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
473 out:
474         return ret;
475 }
476
477 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
478 {
479         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
480         struct vm_area_struct *vma;
481         struct prio_tree_iter iter;
482         int ret = 0;
483
484         BUG_ON(PageAnon(page));
485
486         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
487         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
488                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
489                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
490         }
491         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
492         return ret;
493 }
494
495 int page_mkclean(struct page *page)
496 {
497         int ret = 0;
498
499         BUG_ON(!PageLocked(page));
500
501         if (page_mapped(page)) {
502                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
503                 if (mapping) {
504                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
505                         if (page_test_dirty(page)) {
506                                 page_clear_dirty(page);
507                                 ret = 1;
508                         }
509                 }
510         }
511
512         return ret;
513 }
514 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
515
516 /**
517  * __page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
518  * @page:       the page to add the mapping to
519  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
520  * @address:    the user virtual address mapped
521  */
522 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
523         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
524 {
525         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
526
527         BUG_ON(!anon_vma);
528         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
529         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
530
531         page->index = linear_page_index(vma, address);
532
533         /*
534          * nr_mapped state can be updated without turning off
535          * interrupts because it is not modified via interrupt.
536          */
537         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
538 }
539
540 /**
541  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
542  * @page:       the page to add the mapping to
543  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
544  * @address:    the user virtual address mapped
545  */
546 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
547         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
548 {
549 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
550         /*
551          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
552          * be set up correctly at this point.
553          *
554          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
555          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
556          * in which case the page is already known to be setup.
557          *
558          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
559          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
560          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
561          */
562         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
563         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
564         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
565         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
566 #endif
567 }
568
569 /**
570  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
571  * @page:       the page to add the mapping to
572  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
573  * @address:    the user virtual address mapped
574  *
575  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
576  */
577 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
578         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
579 {
580         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
581         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
582         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
583                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
584         else
585                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
586 }
587
588 /**
589  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
590  * @page:       the page to add the mapping to
591  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
592  * @address:    the user virtual address mapped
593  *
594  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
595  * This means the inc-and-test can be bypassed.
596  * Page does not have to be locked.
597  */
598 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
599         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
600 {
601         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
602         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
603         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
604 }
605
606 /**
607  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
608  * @page: the page to add the mapping to
609  *
610  * The caller needs to hold the pte lock.
611  */
612 void page_add_file_rmap(struct page *page)
613 {
614         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
615                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
616 }
617
618 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
619 /**
620  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
621  * @page:       the page to add the mapping to
622  * @vma:        the vm area being duplicated
623  * @address:    the user virtual address mapped
624  *
625  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
626  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
627  * quicker.
628  *
629  * The caller needs to hold the pte lock.
630  */
631 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
632 {
633         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
634         if (PageAnon(page))
635                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
636         atomic_inc(&page->_mapcount);
637 }
638 #endif
639
640 /**
641  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
642  * @page: page to remove mapping from
643  * @vma: the vm area in which the mapping is removed
644  *
645  * The caller needs to hold the pte lock.
646  */
647 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
648 {
649         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
650                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
651                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
652                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
653                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
654                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
655                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
656                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
657                         if (vma->vm_ops) {
658                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
659                         }
660                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
661                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
662                         BUG();
663                 }
664
665                 /*
666                  * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
667                  * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
668                  * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
669                  * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
670                  * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
671                  */
672                 if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
673                     page_test_dirty(page)) {
674                         page_clear_dirty(page);
675                         set_page_dirty(page);
676                 }
677
678                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
679                 __dec_zone_page_state(page,
680                         PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
681                 /*
682                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
683                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
684                  * which increments mapcount after us but sets mapping
685                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
686                  * and remember that it's only reliable while mapped.
687                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
688                  * faster for those pages still in swapcache.
689                  */
690         }
691 }
692
693 /*
694  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
695  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
696  */
697 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
698                                 int migration)
699 {
700         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
701         unsigned long address;
702         pte_t *pte;
703         pte_t pteval;
704         spinlock_t *ptl;
705         int ret = SWAP_AGAIN;
706
707         address = vma_address(page, vma);
708         if (address == -EFAULT)
709                 goto out;
710
711         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
712         if (!pte)
713                 goto out;
714
715         /*
716          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
717          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
718          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
719          */
720         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
721                         (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)))) {
722                 ret = SWAP_FAIL;
723                 goto out_unmap;
724         }
725
726         /* Nuke the page table entry. */
727         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
728         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
729
730         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
731         if (pte_dirty(pteval))
732                 set_page_dirty(page);
733
734         /* Update high watermark before we lower rss */
735         update_hiwater_rss(mm);
736
737         if (PageAnon(page)) {
738                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
739
740                 if (PageSwapCache(page)) {
741                         /*
742                          * Store the swap location in the pte.
743                          * See handle_pte_fault() ...
744                          */
745                         swap_duplicate(entry);
746                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
747                                 spin_lock(&mmlist_lock);
748                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
749                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
750                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
751                         }
752                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
753 #ifdef CONFIG_MIGRATION
754                 } else {
755                         /*
756                          * Store the pfn of the page in a special migration
757                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
758                          * pte is removed and then restart fault handling.
759                          */
760                         BUG_ON(!migration);
761                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
762 #endif
763                 }
764                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
765                 BUG_ON(pte_file(*pte));
766         } else
767 #ifdef CONFIG_MIGRATION
768         if (migration) {
769                 /* Establish migration entry for a file page */
770                 swp_entry_t entry;
771                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
772                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
773         } else
774 #endif
775                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
776
777
778         page_remove_rmap(page, vma);
779         page_cache_release(page);
780
781 out_unmap:
782         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
783 out:
784         return ret;
785 }
786
787 /*
788  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
789  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
790  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
791  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
792  *
793  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
794  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
795  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
796  * around the vma's virtual address space.
797  *
798  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
799  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
800  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
801  *
802  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
803  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
804  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
805  */
806 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
807 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
808
809 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
810         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
811 {
812         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
813         pgd_t *pgd;
814         pud_t *pud;
815         pmd_t *pmd;
816         pte_t *pte;
817         pte_t pteval;
818         spinlock_t *ptl;
819         struct page *page;
820         unsigned long address;
821         unsigned long end;
822
823         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
824         end = address + CLUSTER_SIZE;
825         if (address < vma->vm_start)
826                 address = vma->vm_start;
827         if (end > vma->vm_end)
828                 end = vma->vm_end;
829
830         pgd = pgd_offset(mm, address);
831         if (!pgd_present(*pgd))
832                 return;
833
834         pud = pud_offset(pgd, address);
835         if (!pud_present(*pud))
836                 return;
837
838         pmd = pmd_offset(pud, address);
839         if (!pmd_present(*pmd))
840                 return;
841
842         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
843
844         /* Update high watermark before we lower rss */
845         update_hiwater_rss(mm);
846
847         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
848                 if (!pte_present(*pte))
849                         continue;
850                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
851                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
852
853                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
854                         continue;
855
856                 /* Nuke the page table entry. */
857                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
858                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
859
860                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
861                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
862                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
863
864                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
865                 if (pte_dirty(pteval))
866                         set_page_dirty(page);
867
868                 page_remove_rmap(page, vma);
869                 page_cache_release(page);
870                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
871                 (*mapcount)--;
872         }
873         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
874 }
875
876 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
877 {
878         struct anon_vma *anon_vma;
879         struct vm_area_struct *vma;
880         int ret = SWAP_AGAIN;
881
882         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
883         if (!anon_vma)
884                 return ret;
885
886         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
887                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
888                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
889                         break;
890         }
891
892         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
893         return ret;
894 }
895
896 /**
897  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
898  * @page: the page to unmap
899  * @migration: migration flag
900  *
901  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
902  * contained in the address_space struct it points to.
903  *
904  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
905  */
906 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
907 {
908         struct address_space *mapping = page->mapping;
909         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
910         struct vm_area_struct *vma;
911         struct prio_tree_iter iter;
912         int ret = SWAP_AGAIN;
913         unsigned long cursor;
914         unsigned long max_nl_cursor = 0;
915         unsigned long max_nl_size = 0;
916         unsigned int mapcount;
917
918         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
919         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
920                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
921                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
922                         goto out;
923         }
924
925         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
926                 goto out;
927
928         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
929                                                 shared.vm_set.list) {
930                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
931                         continue;
932                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
933                 if (cursor > max_nl_cursor)
934                         max_nl_cursor = cursor;
935                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
936                 if (cursor > max_nl_size)
937                         max_nl_size = cursor;
938         }
939
940         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
941                 ret = SWAP_FAIL;
942                 goto out;
943         }
944
945         /*
946          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
947          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
948          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
949          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
950          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
951          */
952         mapcount = page_mapcount(page);
953         if (!mapcount)
954                 goto out;
955         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
956
957         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
958         if (max_nl_cursor == 0)
959                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
960
961         do {
962                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
963                                                 shared.vm_set.list) {
964                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
965                                 continue;
966                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
967                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
968                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
969                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
970                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
971                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
972                                 if ((int)mapcount <= 0)
973                                         goto out;
974                         }
975                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
976                 }
977                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
978                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
979         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
980
981         /*
982          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
983          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
984          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
985          */
986         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
987                 vma->vm_private_data = NULL;
988 out:
989         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
990         return ret;
991 }
992
993 /**
994  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
995  * @page: the page to get unmapped
996  * @migration: migration flag
997  *
998  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
999  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1000  * Return values are:
1001  *
1002  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1003  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1004  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1005  */
1006 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
1007 {
1008         int ret;
1009
1010         BUG_ON(!PageLocked(page));
1011
1012         if (PageAnon(page))
1013                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
1014         else
1015                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
1016
1017         if (!page_mapped(page))
1018                 ret = SWAP_SUCCESS;
1019         return ret;
1020 }
1021