6bada99cd61c51cf98e36728b0ba646bd1410580
[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 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_mutex
28  *         anon_vma->mutex
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->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *               inode_wb_list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
37  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
38  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
39  *                           within inode_wb_list_lock in __sync_single_inode)
40  *
41  * (code doesn't rely on that order so it could be switched around)
42  * ->tasklist_lock
43  *   anon_vma->mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *     pte map lock
45  */
46
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/pagemap.h>
49 #include <linux/swap.h>
50 #include <linux/swapops.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/ksm.h>
54 #include <linux/rmap.h>
55 #include <linux/rcupdate.h>
56 #include <linux/module.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/mmu_notifier.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63
64 #include "internal.h"
65
66 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
67 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
68
69 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
70 {
71         struct anon_vma *anon_vma;
72
73         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
74         if (anon_vma) {
75                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
76                 /*
77                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
78                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
79                  */
80                 anon_vma->root = anon_vma;
81         }
82
83         return anon_vma;
84 }
85
86 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
87 {
88         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
89
90         /*
91          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
92          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
93          * freed.
94          *
95          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
96          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
97          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
98          *
99          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
100          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
101          *   LOCK                                 MB
102          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
103          *
104          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
105          * happen _before_ what follows.
106          */
107         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
108                 anon_vma_lock(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock(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(void)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, GFP_KERNEL);
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 /**
126  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
127  * @vma: the memory region in question
128  *
129  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
130  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
131  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
132  *
133  * The common case will be that we already have one, but if
134  * not we either need to find an adjacent mapping that we
135  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
136  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
137  * allocate a new one.
138  *
139  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
140  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
141  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
142  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
143  * anon_vma isn't actually destroyed).
144  *
145  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
146  * for the new allocation. At the same time, we do not want
147  * to do any locking for the common case of already having
148  * an anon_vma.
149  *
150  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
151  */
152 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
153 {
154         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
155         struct anon_vma_chain *avc;
156
157         might_sleep();
158         if (unlikely(!anon_vma)) {
159                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
160                 struct anon_vma *allocated;
161
162                 avc = anon_vma_chain_alloc();
163                 if (!avc)
164                         goto out_enomem;
165
166                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
167                 allocated = NULL;
168                 if (!anon_vma) {
169                         anon_vma = anon_vma_alloc();
170                         if (unlikely(!anon_vma))
171                                 goto out_enomem_free_avc;
172                         allocated = anon_vma;
173                 }
174
175                 anon_vma_lock(anon_vma);
176                 /* page_table_lock to protect against threads */
177                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
178                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
179                         vma->anon_vma = anon_vma;
180                         avc->anon_vma = anon_vma;
181                         avc->vma = vma;
182                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
183                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
184                         allocated = NULL;
185                         avc = NULL;
186                 }
187                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
188                 anon_vma_unlock(anon_vma);
189
190                 if (unlikely(allocated))
191                         put_anon_vma(allocated);
192                 if (unlikely(avc))
193                         anon_vma_chain_free(avc);
194         }
195         return 0;
196
197  out_enomem_free_avc:
198         anon_vma_chain_free(avc);
199  out_enomem:
200         return -ENOMEM;
201 }
202
203 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
204                                 struct anon_vma_chain *avc,
205                                 struct anon_vma *anon_vma)
206 {
207         avc->vma = vma;
208         avc->anon_vma = anon_vma;
209         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
210
211         anon_vma_lock(anon_vma);
212         /*
213          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
214          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
215          */
216         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
217         anon_vma_unlock(anon_vma);
218 }
219
220 /*
221  * Attach the anon_vmas from src to dst.
222  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
223  */
224 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
225 {
226         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
227
228         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
229                 avc = anon_vma_chain_alloc();
230                 if (!avc)
231                         goto enomem_failure;
232                 anon_vma_chain_link(dst, avc, pavc->anon_vma);
233         }
234         return 0;
235
236  enomem_failure:
237         unlink_anon_vmas(dst);
238         return -ENOMEM;
239 }
240
241 /*
242  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
243  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
244  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
245  */
246 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
247 {
248         struct anon_vma_chain *avc;
249         struct anon_vma *anon_vma;
250
251         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
252         if (!pvma->anon_vma)
253                 return 0;
254
255         /*
256          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
257          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
258          */
259         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
260                 return -ENOMEM;
261
262         /* Then add our own anon_vma. */
263         anon_vma = anon_vma_alloc();
264         if (!anon_vma)
265                 goto out_error;
266         avc = anon_vma_chain_alloc();
267         if (!avc)
268                 goto out_error_free_anon_vma;
269
270         /*
271          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
272          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
273          */
274         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
275         /*
276          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
277          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
278          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
279          */
280         get_anon_vma(anon_vma->root);
281         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
282         vma->anon_vma = anon_vma;
283         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
284
285         return 0;
286
287  out_error_free_anon_vma:
288         put_anon_vma(anon_vma);
289  out_error:
290         unlink_anon_vmas(vma);
291         return -ENOMEM;
292 }
293
294 static void anon_vma_unlink(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
295 {
296         struct anon_vma *anon_vma = anon_vma_chain->anon_vma;
297         int empty;
298
299         /* If anon_vma_fork fails, we can get an empty anon_vma_chain. */
300         if (!anon_vma)
301                 return;
302
303         anon_vma_lock(anon_vma);
304         list_del(&anon_vma_chain->same_anon_vma);
305
306         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
307         empty = list_empty(&anon_vma->head);
308         anon_vma_unlock(anon_vma);
309
310         if (empty)
311                 put_anon_vma(anon_vma);
312 }
313
314 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
315 {
316         struct anon_vma_chain *avc, *next;
317
318         /*
319          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
320          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
321          */
322         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
323                 anon_vma_unlink(avc);
324                 list_del(&avc->same_vma);
325                 anon_vma_chain_free(avc);
326         }
327 }
328
329 static void anon_vma_ctor(void *data)
330 {
331         struct anon_vma *anon_vma = data;
332
333         mutex_init(&anon_vma->mutex);
334         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
335         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
336 }
337
338 void __init anon_vma_init(void)
339 {
340         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
341                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
342         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
343 }
344
345 /*
346  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
347  *
348  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
349  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
350  * have been relevant to this page.
351  *
352  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
353  * returned may already be freed (and even reused).
354  *
355  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
356  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
357  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
358  *
359  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
360  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
361  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
362  */
363 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
364 {
365         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
366         unsigned long anon_mapping;
367
368         rcu_read_lock();
369         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
370         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
371                 goto out;
372         if (!page_mapped(page))
373                 goto out;
374
375         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
376         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
377                 anon_vma = NULL;
378                 goto out;
379         }
380
381         /*
382          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
383          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
384          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
385          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
386          * above cannot corrupt).
387          */
388         if (!page_mapped(page)) {
389                 put_anon_vma(anon_vma);
390                 anon_vma = NULL;
391         }
392 out:
393         rcu_read_unlock();
394
395         return anon_vma;
396 }
397
398 /*
399  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
400  *
401  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
402  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
403  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
404  */
405 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
406 {
407         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
408         struct anon_vma *root_anon_vma;
409         unsigned long anon_mapping;
410
411         rcu_read_lock();
412         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
413         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
414                 goto out;
415         if (!page_mapped(page))
416                 goto out;
417
418         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
419         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
420         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
421                 /*
422                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
423                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
424                  * not go away, see __put_anon_vma().
425                  */
426                 if (!page_mapped(page)) {
427                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
428                         anon_vma = NULL;
429                 }
430                 goto out;
431         }
432
433         /* trylock failed, we got to sleep */
434         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
435                 anon_vma = NULL;
436                 goto out;
437         }
438
439         if (!page_mapped(page)) {
440                 put_anon_vma(anon_vma);
441                 anon_vma = NULL;
442                 goto out;
443         }
444
445         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
446         rcu_read_unlock();
447         anon_vma_lock(anon_vma);
448
449         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
450                 /*
451                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
452                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
453                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
454                  */
455                 anon_vma_unlock(anon_vma);
456                 __put_anon_vma(anon_vma);
457                 anon_vma = NULL;
458         }
459
460         return anon_vma;
461
462 out:
463         rcu_read_unlock();
464         return anon_vma;
465 }
466
467 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
468 {
469         anon_vma_unlock(anon_vma);
470 }
471
472 /*
473  * At what user virtual address is page expected in @vma?
474  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
475  * within the range mapped the @vma.
476  */
477 inline unsigned long
478 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
479 {
480         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
481         unsigned long address;
482
483         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
484                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
485         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
486         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
487                 /* page should be within @vma mapping range */
488                 return -EFAULT;
489         }
490         return address;
491 }
492
493 /*
494  * At what user virtual address is page expected in vma?
495  * Caller should check the page is actually part of the vma.
496  */
497 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
498 {
499         if (PageAnon(page)) {
500                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
501                 /*
502                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
503                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
504                  */
505                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
506                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
507                         return -EFAULT;
508         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
509                 if (!vma->vm_file ||
510                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
511                         return -EFAULT;
512         } else
513                 return -EFAULT;
514         return vma_address(page, vma);
515 }
516
517 /*
518  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
519  *
520  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
521  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
522  * highly shared pages).
523  *
524  * On success returns with pte mapped and locked.
525  */
526 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
527                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
528 {
529         pgd_t *pgd;
530         pud_t *pud;
531         pmd_t *pmd;
532         pte_t *pte;
533         spinlock_t *ptl;
534
535         if (unlikely(PageHuge(page))) {
536                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
537                 ptl = &mm->page_table_lock;
538                 goto check;
539         }
540
541         pgd = pgd_offset(mm, address);
542         if (!pgd_present(*pgd))
543                 return NULL;
544
545         pud = pud_offset(pgd, address);
546         if (!pud_present(*pud))
547                 return NULL;
548
549         pmd = pmd_offset(pud, address);
550         if (!pmd_present(*pmd))
551                 return NULL;
552         if (pmd_trans_huge(*pmd))
553                 return NULL;
554
555         pte = pte_offset_map(pmd, address);
556         /* Make a quick check before getting the lock */
557         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
558                 pte_unmap(pte);
559                 return NULL;
560         }
561
562         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
563 check:
564         spin_lock(ptl);
565         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
566                 *ptlp = ptl;
567                 return pte;
568         }
569         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
570         return NULL;
571 }
572
573 /**
574  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
575  * @page: the page to test
576  * @vma: the VMA to test
577  *
578  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
579  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
580  * valid for normal file or anonymous VMAs.
581  */
582 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
583 {
584         unsigned long address;
585         pte_t *pte;
586         spinlock_t *ptl;
587
588         address = vma_address(page, vma);
589         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
590                 return 0;
591         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
592         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
593                 return 0;
594         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
595
596         return 1;
597 }
598
599 /*
600  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
601  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
602  */
603 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
604                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
605                         unsigned long *vm_flags)
606 {
607         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
608         int referenced = 0;
609
610         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
611                 pmd_t *pmd;
612
613                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
614                 /*
615                  * rmap might return false positives; we must filter
616                  * these out using page_check_address_pmd().
617                  */
618                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
619                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
620                 if (!pmd) {
621                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
622                         goto out;
623                 }
624
625                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
626                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
627                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
628                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
629                         goto out;
630                 }
631
632                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
633                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
634                         referenced++;
635                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
636         } else {
637                 pte_t *pte;
638                 spinlock_t *ptl;
639
640                 /*
641                  * rmap might return false positives; we must filter
642                  * these out using page_check_address().
643                  */
644                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
645                 if (!pte)
646                         goto out;
647
648                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
649                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
650                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
651                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
652                         goto out;
653                 }
654
655                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
656                         /*
657                          * Don't treat a reference through a sequentially read
658                          * mapping as such.  If the page has been used in
659                          * another mapping, we will catch it; if this other
660                          * mapping is already gone, the unmap path will have
661                          * set PG_referenced or activated the page.
662                          */
663                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
664                                 referenced++;
665                 }
666                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
667         }
668
669         /* Pretend the page is referenced if the task has the
670            swap token and is in the middle of a page fault. */
671         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
672                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
673                 referenced++;
674
675         (*mapcount)--;
676
677         if (referenced)
678                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
679 out:
680         return referenced;
681 }
682
683 static int page_referenced_anon(struct page *page,
684                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
685                                 unsigned long *vm_flags)
686 {
687         unsigned int mapcount;
688         struct anon_vma *anon_vma;
689         struct anon_vma_chain *avc;
690         int referenced = 0;
691
692         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
693         if (!anon_vma)
694                 return referenced;
695
696         mapcount = page_mapcount(page);
697         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
698                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
699                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
700                 if (address == -EFAULT)
701                         continue;
702                 /*
703                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
704                  * counting on behalf of references from different
705                  * cgroups
706                  */
707                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
708                         continue;
709                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
710                                                   &mapcount, vm_flags);
711                 if (!mapcount)
712                         break;
713         }
714
715         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
716         return referenced;
717 }
718
719 /**
720  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
721  * @page: the page we're checking references on.
722  * @mem_cont: target memory controller
723  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
724  *
725  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
726  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
727  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
728  * of references it found.
729  *
730  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
731  */
732 static int page_referenced_file(struct page *page,
733                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
734                                 unsigned long *vm_flags)
735 {
736         unsigned int mapcount;
737         struct address_space *mapping = page->mapping;
738         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
739         struct vm_area_struct *vma;
740         struct prio_tree_iter iter;
741         int referenced = 0;
742
743         /*
744          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
745          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
746          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
747          */
748         BUG_ON(PageAnon(page));
749
750         /*
751          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
752          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
753          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
754          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
755          */
756         BUG_ON(!PageLocked(page));
757
758         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
759
760         /*
761          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
762          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
763          */
764         mapcount = page_mapcount(page);
765
766         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
767                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
768                 if (address == -EFAULT)
769                         continue;
770                 /*
771                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
772                  * counting on behalf of references from different
773                  * cgroups
774                  */
775                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
776                         continue;
777                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
778                                                   &mapcount, vm_flags);
779                 if (!mapcount)
780                         break;
781         }
782
783         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
784         return referenced;
785 }
786
787 /**
788  * page_referenced - test if the page was referenced
789  * @page: the page to test
790  * @is_locked: caller holds lock on the page
791  * @mem_cont: target memory controller
792  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
793  *
794  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
795  * returns the number of ptes which referenced the page.
796  */
797 int page_referenced(struct page *page,
798                     int is_locked,
799                     struct mem_cgroup *mem_cont,
800                     unsigned long *vm_flags)
801 {
802         int referenced = 0;
803         int we_locked = 0;
804
805         *vm_flags = 0;
806         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
807                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
808                         we_locked = trylock_page(page);
809                         if (!we_locked) {
810                                 referenced++;
811                                 goto out;
812                         }
813                 }
814                 if (unlikely(PageKsm(page)))
815                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
816                                                                 vm_flags);
817                 else if (PageAnon(page))
818                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
819                                                                 vm_flags);
820                 else if (page->mapping)
821                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
822                                                                 vm_flags);
823                 if (we_locked)
824                         unlock_page(page);
825         }
826 out:
827         if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
828                 referenced++;
829
830         return referenced;
831 }
832
833 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
834                             unsigned long address)
835 {
836         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
837         pte_t *pte;
838         spinlock_t *ptl;
839         int ret = 0;
840
841         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
842         if (!pte)
843                 goto out;
844
845         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
846                 pte_t entry;
847
848                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
849                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
850                 entry = pte_wrprotect(entry);
851                 entry = pte_mkclean(entry);
852                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
853                 ret = 1;
854         }
855
856         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
857 out:
858         return ret;
859 }
860
861 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
862 {
863         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
864         struct vm_area_struct *vma;
865         struct prio_tree_iter iter;
866         int ret = 0;
867
868         BUG_ON(PageAnon(page));
869
870         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
871         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
872                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
873                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
874                         if (address == -EFAULT)
875                                 continue;
876                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
877                 }
878         }
879         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
880         return ret;
881 }
882
883 int page_mkclean(struct page *page)
884 {
885         int ret = 0;
886
887         BUG_ON(!PageLocked(page));
888
889         if (page_mapped(page)) {
890                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
891                 if (mapping) {
892                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
893                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
894                                 ret = 1;
895                 }
896         }
897
898         return ret;
899 }
900 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
901
902 /**
903  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
904  * @page:       the page to move to our anon_vma
905  * @vma:        the vma the page belongs to
906  * @address:    the user virtual address mapped
907  *
908  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
909  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
910  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
911  * processes.
912  */
913 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
914         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
915 {
916         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
917
918         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
919         VM_BUG_ON(!anon_vma);
920         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
921
922         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
923         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
924 }
925
926 /**
927  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
928  * @page:       Page to add to rmap     
929  * @vma:        VM area to add page to.
930  * @address:    User virtual address of the mapping     
931  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
932  */
933 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
934         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
935 {
936         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
937
938         BUG_ON(!anon_vma);
939
940         if (PageAnon(page))
941                 return;
942
943         /*
944          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
945          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
946          * page mapping!
947          */
948         if (!exclusive)
949                 anon_vma = anon_vma->root;
950
951         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
952         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
953         page->index = linear_page_index(vma, address);
954 }
955
956 /**
957  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
958  * @page:       the page to add the mapping to
959  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
960  * @address:    the user virtual address mapped
961  */
962 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
963         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
964 {
965 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
966         /*
967          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
968          * be set up correctly at this point.
969          *
970          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
971          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
972          * in which case the page is already known to be setup.
973          *
974          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
975          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
976          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
977          */
978         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
979         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
980 #endif
981 }
982
983 /**
984  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
985  * @page:       the page to add the mapping to
986  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
987  * @address:    the user virtual address mapped
988  *
989  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
990  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
991  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
992  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
993  */
994 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
995         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
996 {
997         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
998 }
999
1000 /*
1001  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1002  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1003  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1004  */
1005 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1006         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1007 {
1008         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1009         if (first) {
1010                 if (!PageTransHuge(page))
1011                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1012                 else
1013                         __inc_zone_page_state(page,
1014                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1015         }
1016         if (unlikely(PageKsm(page)))
1017                 return;
1018
1019         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1020         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1021         if (first)
1022                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1023         else
1024                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1025 }
1026
1027 /**
1028  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1029  * @page:       the page to add the mapping to
1030  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1031  * @address:    the user virtual address mapped
1032  *
1033  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1034  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1035  * Page does not have to be locked.
1036  */
1037 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1038         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1039 {
1040         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1041         SetPageSwapBacked(page);
1042         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1043         if (!PageTransHuge(page))
1044                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1045         else
1046                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1047         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1048         if (page_evictable(page, vma))
1049                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1050         else
1051                 add_page_to_unevictable_list(page);
1052 }
1053
1054 /**
1055  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1056  * @page: the page to add the mapping to
1057  *
1058  * The caller needs to hold the pte lock.
1059  */
1060 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1061 {
1062         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1063                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1064                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1065         }
1066 }
1067
1068 /**
1069  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1070  * @page: page to remove mapping from
1071  *
1072  * The caller needs to hold the pte lock.
1073  */
1074 void page_remove_rmap(struct page *page)
1075 {
1076         /* page still mapped by someone else? */
1077         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1078                 return;
1079
1080         /*
1081          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1082          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1083          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1084          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1085          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1086          */
1087         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1088             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1089                 set_page_dirty(page);
1090         /*
1091          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1092          * and not charged by memcg for now.
1093          */
1094         if (unlikely(PageHuge(page)))
1095                 return;
1096         if (PageAnon(page)) {
1097                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1098                 if (!PageTransHuge(page))
1099                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1100                 else
1101                         __dec_zone_page_state(page,
1102                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1103         } else {
1104                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1105                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1106         }
1107         /*
1108          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1109          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1110          * which increments mapcount after us but sets mapping
1111          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1112          * and remember that it's only reliable while mapped.
1113          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1114          * faster for those pages still in swapcache.
1115          */
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1120  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1121  */
1122 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1123                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1124 {
1125         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1126         pte_t *pte;
1127         pte_t pteval;
1128         spinlock_t *ptl;
1129         int ret = SWAP_AGAIN;
1130
1131         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1132         if (!pte)
1133                 goto out;
1134
1135         /*
1136          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1137          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1138          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1139          */
1140         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1141                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1142                         goto out_mlock;
1143
1144                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1145                         goto out_unmap;
1146         }
1147         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1148                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1149                         ret = SWAP_FAIL;
1150                         goto out_unmap;
1151                 }
1152         }
1153
1154         /* Nuke the page table entry. */
1155         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1156         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1157
1158         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1159         if (pte_dirty(pteval))
1160                 set_page_dirty(page);
1161
1162         /* Update high watermark before we lower rss */
1163         update_hiwater_rss(mm);
1164
1165         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1166                 if (PageAnon(page))
1167                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1168                 else
1169                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1170                 set_pte_at(mm, address, pte,
1171                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1172         } else if (PageAnon(page)) {
1173                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1174
1175                 if (PageSwapCache(page)) {
1176                         /*
1177                          * Store the swap location in the pte.
1178                          * See handle_pte_fault() ...
1179                          */
1180                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1181                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1182                                 ret = SWAP_FAIL;
1183                                 goto out_unmap;
1184                         }
1185                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1186                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1187                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1188                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1189                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1190                         }
1191                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1192                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1193                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1194                         /*
1195                          * Store the pfn of the page in a special migration
1196                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1197                          * pte is removed and then restart fault handling.
1198                          */
1199                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1200                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1201                 }
1202                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1203                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1204         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1205                 /* Establish migration entry for a file page */
1206                 swp_entry_t entry;
1207                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1208                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1209         } else
1210                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1211
1212         page_remove_rmap(page);
1213         page_cache_release(page);
1214
1215 out_unmap:
1216         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1217 out:
1218         return ret;
1219
1220 out_mlock:
1221         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1222
1223
1224         /*
1225          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1226          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1227          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1228          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1229          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1230          * page is actually mlocked.
1231          */
1232         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1233                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1234                         mlock_vma_page(page);
1235                         ret = SWAP_MLOCK;
1236                 }
1237                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1238         }
1239         return ret;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1244  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1245  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1246  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1247  *
1248  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1249  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1250  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1251  * around the vma's virtual address space.
1252  *
1253  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1254  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1255  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1256  *
1257  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1258  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1259  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1260  *
1261  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1262  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1263  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1264  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1265  */
1266 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1267 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1268
1269 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1270                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1271 {
1272         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1273         pgd_t *pgd;
1274         pud_t *pud;
1275         pmd_t *pmd;
1276         pte_t *pte;
1277         pte_t pteval;
1278         spinlock_t *ptl;
1279         struct page *page;
1280         unsigned long address;
1281         unsigned long end;
1282         int ret = SWAP_AGAIN;
1283         int locked_vma = 0;
1284
1285         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1286         end = address + CLUSTER_SIZE;
1287         if (address < vma->vm_start)
1288                 address = vma->vm_start;
1289         if (end > vma->vm_end)
1290                 end = vma->vm_end;
1291
1292         pgd = pgd_offset(mm, address);
1293         if (!pgd_present(*pgd))
1294                 return ret;
1295
1296         pud = pud_offset(pgd, address);
1297         if (!pud_present(*pud))
1298                 return ret;
1299
1300         pmd = pmd_offset(pud, address);
1301         if (!pmd_present(*pmd))
1302                 return ret;
1303
1304         /*
1305          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1306          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1307          */
1308         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1309                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1310                 if (!locked_vma)
1311                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1312         }
1313
1314         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1315
1316         /* Update high watermark before we lower rss */
1317         update_hiwater_rss(mm);
1318
1319         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1320                 if (!pte_present(*pte))
1321                         continue;
1322                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1323                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1324
1325                 if (locked_vma) {
1326                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1327                         if (page == check_page)
1328                                 ret = SWAP_MLOCK;
1329                         continue;       /* don't unmap */
1330                 }
1331
1332                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1333                         continue;
1334
1335                 /* Nuke the page table entry. */
1336                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1337                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1338
1339                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1340                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1341                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1342
1343                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1344                 if (pte_dirty(pteval))
1345                         set_page_dirty(page);
1346
1347                 page_remove_rmap(page);
1348                 page_cache_release(page);
1349                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1350                 (*mapcount)--;
1351         }
1352         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1353         if (locked_vma)
1354                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1355         return ret;
1356 }
1357
1358 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1359 {
1360         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1361
1362         if (!maybe_stack)
1363                 return false;
1364
1365         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1366                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1367                 return true;
1368
1369         return false;
1370 }
1371
1372 /**
1373  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1374  * rmap method
1375  * @page: the page to unmap/unlock
1376  * @flags: action and flags
1377  *
1378  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1379  * contained in the anon_vma struct it points to.
1380  *
1381  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1382  * anonymous pages.
1383  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1384  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1385  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1386  * 'LOCKED.
1387  */
1388 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1389 {
1390         struct anon_vma *anon_vma;
1391         struct anon_vma_chain *avc;
1392         int ret = SWAP_AGAIN;
1393
1394         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1395         if (!anon_vma)
1396                 return ret;
1397
1398         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1399                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1400                 unsigned long address;
1401
1402                 /*
1403                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1404                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1405                  * page tables leading to a race where migration cannot
1406                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1407                  * locking requirements of exec(), migration skips
1408                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1409                  */
1410                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1411                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1412                         continue;
1413
1414                 address = vma_address(page, vma);
1415                 if (address == -EFAULT)
1416                         continue;
1417                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1418                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1419                         break;
1420         }
1421
1422         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1423         return ret;
1424 }
1425
1426 /**
1427  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1428  * @page: the page to unmap/unlock
1429  * @flags: action and flags
1430  *
1431  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1432  * contained in the address_space struct it points to.
1433  *
1434  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1435  * object-based pages.
1436  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1437  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1438  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1439  * 'LOCKED.
1440  */
1441 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1442 {
1443         struct address_space *mapping = page->mapping;
1444         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1445         struct vm_area_struct *vma;
1446         struct prio_tree_iter iter;
1447         int ret = SWAP_AGAIN;
1448         unsigned long cursor;
1449         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1450         unsigned long max_nl_size = 0;
1451         unsigned int mapcount;
1452
1453         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1454         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1455                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1456                 if (address == -EFAULT)
1457                         continue;
1458                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1459                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1460                         goto out;
1461         }
1462
1463         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1464                 goto out;
1465
1466         /*
1467          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1468          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1469          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1470          */
1471         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1472                 goto out;
1473
1474         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1475                                                 shared.vm_set.list) {
1476                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1477                 if (cursor > max_nl_cursor)
1478                         max_nl_cursor = cursor;
1479                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1480                 if (cursor > max_nl_size)
1481                         max_nl_size = cursor;
1482         }
1483
1484         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1485                 ret = SWAP_FAIL;
1486                 goto out;
1487         }
1488
1489         /*
1490          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1491          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1492          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1493          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1494          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1495          */
1496         mapcount = page_mapcount(page);
1497         if (!mapcount)
1498                 goto out;
1499         cond_resched();
1500
1501         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1502         if (max_nl_cursor == 0)
1503                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1504
1505         do {
1506                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1507                                                 shared.vm_set.list) {
1508                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1509                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1510                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1511                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1512                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1513                                         ret = SWAP_MLOCK;
1514                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1515                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1516                                 if ((int)mapcount <= 0)
1517                                         goto out;
1518                         }
1519                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1520                 }
1521                 cond_resched();
1522                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1523         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1524
1525         /*
1526          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1527          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1528          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1529          */
1530         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1531                 vma->vm_private_data = NULL;
1532 out:
1533         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1534         return ret;
1535 }
1536
1537 /**
1538  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1539  * @page: the page to get unmapped
1540  * @flags: action and flags
1541  *
1542  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1543  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1544  * Return values are:
1545  *
1546  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1547  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1548  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1549  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1550  */
1551 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1552 {
1553         int ret;
1554
1555         BUG_ON(!PageLocked(page));
1556         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1557
1558         if (unlikely(PageKsm(page)))
1559                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1560         else if (PageAnon(page))
1561                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1562         else
1563                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1564         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1565                 ret = SWAP_SUCCESS;
1566         return ret;
1567 }
1568
1569 /**
1570  * try_to_munlock - try to munlock a page
1571  * @page: the page to be munlocked
1572  *
1573  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1574  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1575  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1576  *
1577  * Return values are:
1578  *
1579  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1580  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1581  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1582  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1583  */
1584 int try_to_munlock(struct page *page)
1585 {
1586         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1587
1588         if (unlikely(PageKsm(page)))
1589                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1590         else if (PageAnon(page))
1591                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1592         else
1593                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1594 }
1595
1596 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1597 {
1598         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1599
1600         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1601                 anon_vma_free(root);
1602
1603         anon_vma_free(anon_vma);
1604 }
1605
1606 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1607 /*
1608  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1609  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1610  */
1611 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1612                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1613 {
1614         struct anon_vma *anon_vma;
1615         struct anon_vma_chain *avc;
1616         int ret = SWAP_AGAIN;
1617
1618         /*
1619          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1620          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1621          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1622          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1623          */
1624         anon_vma = page_anon_vma(page);
1625         if (!anon_vma)
1626                 return ret;
1627         anon_vma_lock(anon_vma);
1628         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1629                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1630                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1631                 if (address == -EFAULT)
1632                         continue;
1633                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1634                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1635                         break;
1636         }
1637         anon_vma_unlock(anon_vma);
1638         return ret;
1639 }
1640
1641 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1642                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1643 {
1644         struct address_space *mapping = page->mapping;
1645         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1646         struct vm_area_struct *vma;
1647         struct prio_tree_iter iter;
1648         int ret = SWAP_AGAIN;
1649
1650         if (!mapping)
1651                 return ret;
1652         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1653         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1654                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1655                 if (address == -EFAULT)
1656                         continue;
1657                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1658                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1659                         break;
1660         }
1661         /*
1662          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1663          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1664          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1665          */
1666         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1667         return ret;
1668 }
1669
1670 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1671                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1672 {
1673         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1674
1675         if (unlikely(PageKsm(page)))
1676                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1677         else if (PageAnon(page))
1678                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1679         else
1680                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1681 }
1682 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1683
1684 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1685 /*
1686  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1687  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1688  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1689  */
1690 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1691         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1692 {
1693         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1694
1695         BUG_ON(!anon_vma);
1696
1697         if (PageAnon(page))
1698                 return;
1699         if (!exclusive)
1700                 anon_vma = anon_vma->root;
1701
1702         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1703         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1704         page->index = linear_page_index(vma, address);
1705 }
1706
1707 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1708                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1709 {
1710         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1711         int first;
1712
1713         BUG_ON(!PageLocked(page));
1714         BUG_ON(!anon_vma);
1715         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1716         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1717         if (first)
1718                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1719 }
1720
1721 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1722                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1723 {
1724         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1725         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1726         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1727 }
1728 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */