tmpfs: copy truncate_inode_pages_range
[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  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/module.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61
62 #include "internal.h"
63
64 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
65 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
66
67 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
68 {
69         struct anon_vma *anon_vma;
70
71         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
72         if (anon_vma) {
73                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
74                 /*
75                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
76                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
77                  */
78                 anon_vma->root = anon_vma;
79         }
80
81         return anon_vma;
82 }
83
84 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
85 {
86         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
87
88         /*
89          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
90          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
91          * freed.
92          *
93          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
94          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
95          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
96          *
97          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
98          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
99          *   LOCK                                 MB
100          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
101          *
102          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
103          * happen _before_ what follows.
104          */
105         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
106                 anon_vma_lock(anon_vma);
107                 anon_vma_unlock(anon_vma);
108         }
109
110         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
111 }
112
113 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
114 {
115         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
116 }
117
118 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
119 {
120         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
121 }
122
123 /**
124  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
125  * @vma: the memory region in question
126  *
127  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
128  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
129  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
130  *
131  * The common case will be that we already have one, but if
132  * not we either need to find an adjacent mapping that we
133  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
134  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
135  * allocate a new one.
136  *
137  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
138  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
139  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
140  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
141  * anon_vma isn't actually destroyed).
142  *
143  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
144  * for the new allocation. At the same time, we do not want
145  * to do any locking for the common case of already having
146  * an anon_vma.
147  *
148  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
149  */
150 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
151 {
152         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
153         struct anon_vma_chain *avc;
154
155         might_sleep();
156         if (unlikely(!anon_vma)) {
157                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
158                 struct anon_vma *allocated;
159
160                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
161                 if (!avc)
162                         goto out_enomem;
163
164                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
165                 allocated = NULL;
166                 if (!anon_vma) {
167                         anon_vma = anon_vma_alloc();
168                         if (unlikely(!anon_vma))
169                                 goto out_enomem_free_avc;
170                         allocated = anon_vma;
171                 }
172
173                 anon_vma_lock(anon_vma);
174                 /* page_table_lock to protect against threads */
175                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
176                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
177                         vma->anon_vma = anon_vma;
178                         avc->anon_vma = anon_vma;
179                         avc->vma = vma;
180                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
181                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
182                         allocated = NULL;
183                         avc = NULL;
184                 }
185                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
186                 anon_vma_unlock(anon_vma);
187
188                 if (unlikely(allocated))
189                         put_anon_vma(allocated);
190                 if (unlikely(avc))
191                         anon_vma_chain_free(avc);
192         }
193         return 0;
194
195  out_enomem_free_avc:
196         anon_vma_chain_free(avc);
197  out_enomem:
198         return -ENOMEM;
199 }
200
201 /*
202  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
203  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
204  * have the same vma.
205  *
206  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
207  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
208  */
209 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
210 {
211         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
212         if (new_root != root) {
213                 if (WARN_ON_ONCE(root))
214                         mutex_unlock(&root->mutex);
215                 root = new_root;
216                 mutex_lock(&root->mutex);
217         }
218         return root;
219 }
220
221 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
222 {
223         if (root)
224                 mutex_unlock(&root->mutex);
225 }
226
227 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
228                                 struct anon_vma_chain *avc,
229                                 struct anon_vma *anon_vma)
230 {
231         avc->vma = vma;
232         avc->anon_vma = anon_vma;
233         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
234
235         /*
236          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
237          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
238          */
239         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
240 }
241
242 /*
243  * Attach the anon_vmas from src to dst.
244  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
245  */
246 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
247 {
248         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
249         struct anon_vma *root = NULL;
250
251         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
252                 struct anon_vma *anon_vma;
253
254                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
255                 if (unlikely(!avc)) {
256                         unlock_anon_vma_root(root);
257                         root = NULL;
258                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
259                         if (!avc)
260                                 goto enomem_failure;
261                 }
262                 anon_vma = pavc->anon_vma;
263                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
264                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
265         }
266         unlock_anon_vma_root(root);
267         return 0;
268
269  enomem_failure:
270         unlink_anon_vmas(dst);
271         return -ENOMEM;
272 }
273
274 /*
275  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
276  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
277  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
278  */
279 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
280 {
281         struct anon_vma_chain *avc;
282         struct anon_vma *anon_vma;
283
284         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
285         if (!pvma->anon_vma)
286                 return 0;
287
288         /*
289          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
290          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
291          */
292         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
293                 return -ENOMEM;
294
295         /* Then add our own anon_vma. */
296         anon_vma = anon_vma_alloc();
297         if (!anon_vma)
298                 goto out_error;
299         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
300         if (!avc)
301                 goto out_error_free_anon_vma;
302
303         /*
304          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
305          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
306          */
307         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
308         /*
309          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
310          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
311          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
312          */
313         get_anon_vma(anon_vma->root);
314         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
315         vma->anon_vma = anon_vma;
316         anon_vma_lock(anon_vma);
317         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
318         anon_vma_unlock(anon_vma);
319
320         return 0;
321
322  out_error_free_anon_vma:
323         put_anon_vma(anon_vma);
324  out_error:
325         unlink_anon_vmas(vma);
326         return -ENOMEM;
327 }
328
329 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
330 {
331         struct anon_vma_chain *avc, *next;
332         struct anon_vma *root = NULL;
333
334         /*
335          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
336          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
337          */
338         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
339                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
340
341                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
342                 list_del(&avc->same_anon_vma);
343
344                 /*
345                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
346                  * to free them outside the lock.
347                  */
348                 if (list_empty(&anon_vma->head))
349                         continue;
350
351                 list_del(&avc->same_vma);
352                 anon_vma_chain_free(avc);
353         }
354         unlock_anon_vma_root(root);
355
356         /*
357          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
358          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
359          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
360          */
361         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
362                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
363
364                 put_anon_vma(anon_vma);
365
366                 list_del(&avc->same_vma);
367                 anon_vma_chain_free(avc);
368         }
369 }
370
371 static void anon_vma_ctor(void *data)
372 {
373         struct anon_vma *anon_vma = data;
374
375         mutex_init(&anon_vma->mutex);
376         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
377         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
378 }
379
380 void __init anon_vma_init(void)
381 {
382         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
383                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
384         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
385 }
386
387 /*
388  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
389  *
390  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
391  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
392  * have been relevant to this page.
393  *
394  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
395  * returned may already be freed (and even reused).
396  *
397  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
398  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
399  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
400  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
401  *
402  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
403  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
404  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
405  *
406  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
407  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
408  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
409  */
410 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
411 {
412         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
413         unsigned long anon_mapping;
414
415         rcu_read_lock();
416         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
417         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
418                 goto out;
419         if (!page_mapped(page))
420                 goto out;
421
422         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
423         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
424                 anon_vma = NULL;
425                 goto out;
426         }
427
428         /*
429          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
430          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
431          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
432          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
433          * above cannot corrupt).
434          */
435         if (!page_mapped(page)) {
436                 put_anon_vma(anon_vma);
437                 anon_vma = NULL;
438         }
439 out:
440         rcu_read_unlock();
441
442         return anon_vma;
443 }
444
445 /*
446  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
447  *
448  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
449  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
450  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
451  */
452 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
453 {
454         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
455         struct anon_vma *root_anon_vma;
456         unsigned long anon_mapping;
457
458         rcu_read_lock();
459         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
460         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
461                 goto out;
462         if (!page_mapped(page))
463                 goto out;
464
465         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
466         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
467         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
468                 /*
469                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
470                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
471                  * not go away, see anon_vma_free().
472                  */
473                 if (!page_mapped(page)) {
474                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
475                         anon_vma = NULL;
476                 }
477                 goto out;
478         }
479
480         /* trylock failed, we got to sleep */
481         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
482                 anon_vma = NULL;
483                 goto out;
484         }
485
486         if (!page_mapped(page)) {
487                 put_anon_vma(anon_vma);
488                 anon_vma = NULL;
489                 goto out;
490         }
491
492         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
493         rcu_read_unlock();
494         anon_vma_lock(anon_vma);
495
496         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
497                 /*
498                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
499                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
500                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
501                  */
502                 anon_vma_unlock(anon_vma);
503                 __put_anon_vma(anon_vma);
504                 anon_vma = NULL;
505         }
506
507         return anon_vma;
508
509 out:
510         rcu_read_unlock();
511         return anon_vma;
512 }
513
514 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
515 {
516         anon_vma_unlock(anon_vma);
517 }
518
519 /*
520  * At what user virtual address is page expected in @vma?
521  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
522  * within the range mapped the @vma.
523  */
524 inline unsigned long
525 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
526 {
527         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
528         unsigned long address;
529
530         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
531                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
532         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
533         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
534                 /* page should be within @vma mapping range */
535                 return -EFAULT;
536         }
537         return address;
538 }
539
540 /*
541  * At what user virtual address is page expected in vma?
542  * Caller should check the page is actually part of the vma.
543  */
544 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
545 {
546         if (PageAnon(page)) {
547                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
548                 /*
549                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
550                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
551                  */
552                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
553                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
554                         return -EFAULT;
555         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
556                 if (!vma->vm_file ||
557                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
558                         return -EFAULT;
559         } else
560                 return -EFAULT;
561         return vma_address(page, vma);
562 }
563
564 /*
565  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
566  *
567  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
568  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
569  * highly shared pages).
570  *
571  * On success returns with pte mapped and locked.
572  */
573 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
574                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
575 {
576         pgd_t *pgd;
577         pud_t *pud;
578         pmd_t *pmd;
579         pte_t *pte;
580         spinlock_t *ptl;
581
582         if (unlikely(PageHuge(page))) {
583                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
584                 ptl = &mm->page_table_lock;
585                 goto check;
586         }
587
588         pgd = pgd_offset(mm, address);
589         if (!pgd_present(*pgd))
590                 return NULL;
591
592         pud = pud_offset(pgd, address);
593         if (!pud_present(*pud))
594                 return NULL;
595
596         pmd = pmd_offset(pud, address);
597         if (!pmd_present(*pmd))
598                 return NULL;
599         if (pmd_trans_huge(*pmd))
600                 return NULL;
601
602         pte = pte_offset_map(pmd, address);
603         /* Make a quick check before getting the lock */
604         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
605                 pte_unmap(pte);
606                 return NULL;
607         }
608
609         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
610 check:
611         spin_lock(ptl);
612         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
613                 *ptlp = ptl;
614                 return pte;
615         }
616         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
617         return NULL;
618 }
619
620 /**
621  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
622  * @page: the page to test
623  * @vma: the VMA to test
624  *
625  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
626  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
627  * valid for normal file or anonymous VMAs.
628  */
629 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
630 {
631         unsigned long address;
632         pte_t *pte;
633         spinlock_t *ptl;
634
635         address = vma_address(page, vma);
636         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
637                 return 0;
638         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
639         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
640                 return 0;
641         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
642
643         return 1;
644 }
645
646 /*
647  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
648  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
649  */
650 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
651                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
652                         unsigned long *vm_flags)
653 {
654         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
655         int referenced = 0;
656
657         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
658                 pmd_t *pmd;
659
660                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
661                 /*
662                  * rmap might return false positives; we must filter
663                  * these out using page_check_address_pmd().
664                  */
665                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
666                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
667                 if (!pmd) {
668                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
669                         goto out;
670                 }
671
672                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
673                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
674                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
675                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
676                         goto out;
677                 }
678
679                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
680                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
681                         referenced++;
682                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
683         } else {
684                 pte_t *pte;
685                 spinlock_t *ptl;
686
687                 /*
688                  * rmap might return false positives; we must filter
689                  * these out using page_check_address().
690                  */
691                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
692                 if (!pte)
693                         goto out;
694
695                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
696                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
697                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
698                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
699                         goto out;
700                 }
701
702                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
703                         /*
704                          * Don't treat a reference through a sequentially read
705                          * mapping as such.  If the page has been used in
706                          * another mapping, we will catch it; if this other
707                          * mapping is already gone, the unmap path will have
708                          * set PG_referenced or activated the page.
709                          */
710                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
711                                 referenced++;
712                 }
713                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
714         }
715
716         /* Pretend the page is referenced if the task has the
717            swap token and is in the middle of a page fault. */
718         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
719                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
720                 referenced++;
721
722         (*mapcount)--;
723
724         if (referenced)
725                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
726 out:
727         return referenced;
728 }
729
730 static int page_referenced_anon(struct page *page,
731                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
732                                 unsigned long *vm_flags)
733 {
734         unsigned int mapcount;
735         struct anon_vma *anon_vma;
736         struct anon_vma_chain *avc;
737         int referenced = 0;
738
739         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
740         if (!anon_vma)
741                 return referenced;
742
743         mapcount = page_mapcount(page);
744         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
745                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
746                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
747                 if (address == -EFAULT)
748                         continue;
749                 /*
750                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
751                  * counting on behalf of references from different
752                  * cgroups
753                  */
754                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
755                         continue;
756                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
757                                                   &mapcount, vm_flags);
758                 if (!mapcount)
759                         break;
760         }
761
762         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
763         return referenced;
764 }
765
766 /**
767  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
768  * @page: the page we're checking references on.
769  * @mem_cont: target memory controller
770  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
771  *
772  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
773  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
774  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
775  * of references it found.
776  *
777  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
778  */
779 static int page_referenced_file(struct page *page,
780                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
781                                 unsigned long *vm_flags)
782 {
783         unsigned int mapcount;
784         struct address_space *mapping = page->mapping;
785         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
786         struct vm_area_struct *vma;
787         struct prio_tree_iter iter;
788         int referenced = 0;
789
790         /*
791          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
792          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
793          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
794          */
795         BUG_ON(PageAnon(page));
796
797         /*
798          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
799          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
800          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
801          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
802          */
803         BUG_ON(!PageLocked(page));
804
805         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
806
807         /*
808          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
809          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
810          */
811         mapcount = page_mapcount(page);
812
813         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
814                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
815                 if (address == -EFAULT)
816                         continue;
817                 /*
818                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
819                  * counting on behalf of references from different
820                  * cgroups
821                  */
822                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
823                         continue;
824                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
825                                                   &mapcount, vm_flags);
826                 if (!mapcount)
827                         break;
828         }
829
830         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
831         return referenced;
832 }
833
834 /**
835  * page_referenced - test if the page was referenced
836  * @page: the page to test
837  * @is_locked: caller holds lock on the page
838  * @mem_cont: target memory controller
839  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
840  *
841  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
842  * returns the number of ptes which referenced the page.
843  */
844 int page_referenced(struct page *page,
845                     int is_locked,
846                     struct mem_cgroup *mem_cont,
847                     unsigned long *vm_flags)
848 {
849         int referenced = 0;
850         int we_locked = 0;
851
852         *vm_flags = 0;
853         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
854                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
855                         we_locked = trylock_page(page);
856                         if (!we_locked) {
857                                 referenced++;
858                                 goto out;
859                         }
860                 }
861                 if (unlikely(PageKsm(page)))
862                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
863                                                                 vm_flags);
864                 else if (PageAnon(page))
865                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
866                                                                 vm_flags);
867                 else if (page->mapping)
868                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
869                                                                 vm_flags);
870                 if (we_locked)
871                         unlock_page(page);
872
873                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
874                         referenced++;
875         }
876 out:
877         return referenced;
878 }
879
880 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
881                             unsigned long address)
882 {
883         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
884         pte_t *pte;
885         spinlock_t *ptl;
886         int ret = 0;
887
888         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
889         if (!pte)
890                 goto out;
891
892         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
893                 pte_t entry;
894
895                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
896                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
897                 entry = pte_wrprotect(entry);
898                 entry = pte_mkclean(entry);
899                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
900                 ret = 1;
901         }
902
903         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
904 out:
905         return ret;
906 }
907
908 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
909 {
910         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
911         struct vm_area_struct *vma;
912         struct prio_tree_iter iter;
913         int ret = 0;
914
915         BUG_ON(PageAnon(page));
916
917         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
918         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
919                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
920                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
921                         if (address == -EFAULT)
922                                 continue;
923                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
924                 }
925         }
926         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
927         return ret;
928 }
929
930 int page_mkclean(struct page *page)
931 {
932         int ret = 0;
933
934         BUG_ON(!PageLocked(page));
935
936         if (page_mapped(page)) {
937                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
938                 if (mapping) {
939                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
940                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
941                                 ret = 1;
942                 }
943         }
944
945         return ret;
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
948
949 /**
950  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
951  * @page:       the page to move to our anon_vma
952  * @vma:        the vma the page belongs to
953  * @address:    the user virtual address mapped
954  *
955  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
956  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
957  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
958  * processes.
959  */
960 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
961         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
962 {
963         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
964
965         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
966         VM_BUG_ON(!anon_vma);
967         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
968
969         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
970         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
971 }
972
973 /**
974  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
975  * @page:       Page to add to rmap     
976  * @vma:        VM area to add page to.
977  * @address:    User virtual address of the mapping     
978  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
979  */
980 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
981         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
982 {
983         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
984
985         BUG_ON(!anon_vma);
986
987         if (PageAnon(page))
988                 return;
989
990         /*
991          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
992          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
993          * page mapping!
994          */
995         if (!exclusive)
996                 anon_vma = anon_vma->root;
997
998         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
999         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1000         page->index = linear_page_index(vma, address);
1001 }
1002
1003 /**
1004  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1005  * @page:       the page to add the mapping to
1006  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1007  * @address:    the user virtual address mapped
1008  */
1009 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1010         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1011 {
1012 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1013         /*
1014          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1015          * be set up correctly at this point.
1016          *
1017          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1018          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1019          * in which case the page is already known to be setup.
1020          *
1021          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1022          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1023          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1024          */
1025         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1026         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1027 #endif
1028 }
1029
1030 /**
1031  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1032  * @page:       the page to add the mapping to
1033  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1034  * @address:    the user virtual address mapped
1035  *
1036  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1037  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1038  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1039  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1040  */
1041 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1042         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1043 {
1044         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1049  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1050  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1051  */
1052 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1053         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1054 {
1055         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1056         if (first) {
1057                 if (!PageTransHuge(page))
1058                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1059                 else
1060                         __inc_zone_page_state(page,
1061                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1062         }
1063         if (unlikely(PageKsm(page)))
1064                 return;
1065
1066         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1067         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1068         if (first)
1069                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1070         else
1071                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1072 }
1073
1074 /**
1075  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1076  * @page:       the page to add the mapping to
1077  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1078  * @address:    the user virtual address mapped
1079  *
1080  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1081  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1082  * Page does not have to be locked.
1083  */
1084 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1085         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1086 {
1087         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1088         SetPageSwapBacked(page);
1089         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1090         if (!PageTransHuge(page))
1091                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1092         else
1093                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1094         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1095         if (page_evictable(page, vma))
1096                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1097         else
1098                 add_page_to_unevictable_list(page);
1099 }
1100
1101 /**
1102  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1103  * @page: the page to add the mapping to
1104  *
1105  * The caller needs to hold the pte lock.
1106  */
1107 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1108 {
1109         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1110                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1111                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1112         }
1113 }
1114
1115 /**
1116  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1117  * @page: page to remove mapping from
1118  *
1119  * The caller needs to hold the pte lock.
1120  */
1121 void page_remove_rmap(struct page *page)
1122 {
1123         /* page still mapped by someone else? */
1124         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1125                 return;
1126
1127         /*
1128          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1129          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1130          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1131          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1132          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1133          */
1134         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1135             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1136                 set_page_dirty(page);
1137         /*
1138          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1139          * and not charged by memcg for now.
1140          */
1141         if (unlikely(PageHuge(page)))
1142                 return;
1143         if (PageAnon(page)) {
1144                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1145                 if (!PageTransHuge(page))
1146                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1147                 else
1148                         __dec_zone_page_state(page,
1149                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1150         } else {
1151                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1152                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1153         }
1154         /*
1155          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1156          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1157          * which increments mapcount after us but sets mapping
1158          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1159          * and remember that it's only reliable while mapped.
1160          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1161          * faster for those pages still in swapcache.
1162          */
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1167  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1168  */
1169 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1170                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1171 {
1172         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1173         pte_t *pte;
1174         pte_t pteval;
1175         spinlock_t *ptl;
1176         int ret = SWAP_AGAIN;
1177
1178         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1179         if (!pte)
1180                 goto out;
1181
1182         /*
1183          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1184          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1185          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1186          */
1187         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1188                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1189                         goto out_mlock;
1190
1191                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1192                         goto out_unmap;
1193         }
1194         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1195                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1196                         ret = SWAP_FAIL;
1197                         goto out_unmap;
1198                 }
1199         }
1200
1201         /* Nuke the page table entry. */
1202         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1203         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1204
1205         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1206         if (pte_dirty(pteval))
1207                 set_page_dirty(page);
1208
1209         /* Update high watermark before we lower rss */
1210         update_hiwater_rss(mm);
1211
1212         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1213                 if (PageAnon(page))
1214                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1215                 else
1216                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1217                 set_pte_at(mm, address, pte,
1218                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1219         } else if (PageAnon(page)) {
1220                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1221
1222                 if (PageSwapCache(page)) {
1223                         /*
1224                          * Store the swap location in the pte.
1225                          * See handle_pte_fault() ...
1226                          */
1227                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1228                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1229                                 ret = SWAP_FAIL;
1230                                 goto out_unmap;
1231                         }
1232                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1233                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1234                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1235                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1236                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1237                         }
1238                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1239                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1240                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1241                         /*
1242                          * Store the pfn of the page in a special migration
1243                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1244                          * pte is removed and then restart fault handling.
1245                          */
1246                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1247                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1248                 }
1249                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1250                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1251         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1252                 /* Establish migration entry for a file page */
1253                 swp_entry_t entry;
1254                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1255                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1256         } else
1257                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1258
1259         page_remove_rmap(page);
1260         page_cache_release(page);
1261
1262 out_unmap:
1263         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1264 out:
1265         return ret;
1266
1267 out_mlock:
1268         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1269
1270
1271         /*
1272          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1273          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1274          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1275          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1276          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1277          * page is actually mlocked.
1278          */
1279         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1280                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1281                         mlock_vma_page(page);
1282                         ret = SWAP_MLOCK;
1283                 }
1284                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1285         }
1286         return ret;
1287 }
1288
1289 /*
1290  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1291  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1292  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1293  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1294  *
1295  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1296  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1297  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1298  * around the vma's virtual address space.
1299  *
1300  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1301  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1302  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1303  *
1304  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1305  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1306  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1307  *
1308  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1309  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1310  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1311  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1312  */
1313 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1314 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1315
1316 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1317                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1318 {
1319         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1320         pgd_t *pgd;
1321         pud_t *pud;
1322         pmd_t *pmd;
1323         pte_t *pte;
1324         pte_t pteval;
1325         spinlock_t *ptl;
1326         struct page *page;
1327         unsigned long address;
1328         unsigned long end;
1329         int ret = SWAP_AGAIN;
1330         int locked_vma = 0;
1331
1332         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1333         end = address + CLUSTER_SIZE;
1334         if (address < vma->vm_start)
1335                 address = vma->vm_start;
1336         if (end > vma->vm_end)
1337                 end = vma->vm_end;
1338
1339         pgd = pgd_offset(mm, address);
1340         if (!pgd_present(*pgd))
1341                 return ret;
1342
1343         pud = pud_offset(pgd, address);
1344         if (!pud_present(*pud))
1345                 return ret;
1346
1347         pmd = pmd_offset(pud, address);
1348         if (!pmd_present(*pmd))
1349                 return ret;
1350
1351         /*
1352          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1353          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1354          */
1355         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1356                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1357                 if (!locked_vma)
1358                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1359         }
1360
1361         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1362
1363         /* Update high watermark before we lower rss */
1364         update_hiwater_rss(mm);
1365
1366         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1367                 if (!pte_present(*pte))
1368                         continue;
1369                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1370                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1371
1372                 if (locked_vma) {
1373                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1374                         if (page == check_page)
1375                                 ret = SWAP_MLOCK;
1376                         continue;       /* don't unmap */
1377                 }
1378
1379                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1380                         continue;
1381
1382                 /* Nuke the page table entry. */
1383                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1384                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1385
1386                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1387                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1388                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1389
1390                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1391                 if (pte_dirty(pteval))
1392                         set_page_dirty(page);
1393
1394                 page_remove_rmap(page);
1395                 page_cache_release(page);
1396                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1397                 (*mapcount)--;
1398         }
1399         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1400         if (locked_vma)
1401                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1402         return ret;
1403 }
1404
1405 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1406 {
1407         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1408
1409         if (!maybe_stack)
1410                 return false;
1411
1412         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1413                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1414                 return true;
1415
1416         return false;
1417 }
1418
1419 /**
1420  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1421  * rmap method
1422  * @page: the page to unmap/unlock
1423  * @flags: action and flags
1424  *
1425  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1426  * contained in the anon_vma struct it points to.
1427  *
1428  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1429  * anonymous pages.
1430  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1431  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1432  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1433  * 'LOCKED.
1434  */
1435 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1436 {
1437         struct anon_vma *anon_vma;
1438         struct anon_vma_chain *avc;
1439         int ret = SWAP_AGAIN;
1440
1441         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1442         if (!anon_vma)
1443                 return ret;
1444
1445         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1446                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1447                 unsigned long address;
1448
1449                 /*
1450                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1451                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1452                  * page tables leading to a race where migration cannot
1453                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1454                  * locking requirements of exec(), migration skips
1455                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1456                  */
1457                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1458                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1459                         continue;
1460
1461                 address = vma_address(page, vma);
1462                 if (address == -EFAULT)
1463                         continue;
1464                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1465                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1466                         break;
1467         }
1468
1469         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1470         return ret;
1471 }
1472
1473 /**
1474  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1475  * @page: the page to unmap/unlock
1476  * @flags: action and flags
1477  *
1478  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1479  * contained in the address_space struct it points to.
1480  *
1481  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1482  * object-based pages.
1483  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1484  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1485  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1486  * 'LOCKED.
1487  */
1488 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1489 {
1490         struct address_space *mapping = page->mapping;
1491         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1492         struct vm_area_struct *vma;
1493         struct prio_tree_iter iter;
1494         int ret = SWAP_AGAIN;
1495         unsigned long cursor;
1496         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1497         unsigned long max_nl_size = 0;
1498         unsigned int mapcount;
1499
1500         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1501         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1502                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1503                 if (address == -EFAULT)
1504                         continue;
1505                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1506                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1507                         goto out;
1508         }
1509
1510         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1511                 goto out;
1512
1513         /*
1514          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1515          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1516          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1517          */
1518         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1519                 goto out;
1520
1521         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1522                                                 shared.vm_set.list) {
1523                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1524                 if (cursor > max_nl_cursor)
1525                         max_nl_cursor = cursor;
1526                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1527                 if (cursor > max_nl_size)
1528                         max_nl_size = cursor;
1529         }
1530
1531         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1532                 ret = SWAP_FAIL;
1533                 goto out;
1534         }
1535
1536         /*
1537          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1538          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1539          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1540          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1541          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1542          */
1543         mapcount = page_mapcount(page);
1544         if (!mapcount)
1545                 goto out;
1546         cond_resched();
1547
1548         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1549         if (max_nl_cursor == 0)
1550                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1551
1552         do {
1553                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1554                                                 shared.vm_set.list) {
1555                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1556                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1557                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1558                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1559                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1560                                         ret = SWAP_MLOCK;
1561                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1562                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1563                                 if ((int)mapcount <= 0)
1564                                         goto out;
1565                         }
1566                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1567                 }
1568                 cond_resched();
1569                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1570         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1571
1572         /*
1573          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1574          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1575          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1576          */
1577         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1578                 vma->vm_private_data = NULL;
1579 out:
1580         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1581         return ret;
1582 }
1583
1584 /**
1585  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1586  * @page: the page to get unmapped
1587  * @flags: action and flags
1588  *
1589  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1590  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1591  * Return values are:
1592  *
1593  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1594  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1595  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1596  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1597  */
1598 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1599 {
1600         int ret;
1601
1602         BUG_ON(!PageLocked(page));
1603         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1604
1605         if (unlikely(PageKsm(page)))
1606                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1607         else if (PageAnon(page))
1608                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1609         else
1610                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1611         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1612                 ret = SWAP_SUCCESS;
1613         return ret;
1614 }
1615
1616 /**
1617  * try_to_munlock - try to munlock a page
1618  * @page: the page to be munlocked
1619  *
1620  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1621  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1622  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1623  *
1624  * Return values are:
1625  *
1626  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1627  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1628  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1629  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1630  */
1631 int try_to_munlock(struct page *page)
1632 {
1633         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1634
1635         if (unlikely(PageKsm(page)))
1636                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1637         else if (PageAnon(page))
1638                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1639         else
1640                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1641 }
1642
1643 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1644 {
1645         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1646
1647         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1648                 anon_vma_free(root);
1649
1650         anon_vma_free(anon_vma);
1651 }
1652
1653 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1654 /*
1655  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1656  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1657  */
1658 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1659                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1660 {
1661         struct anon_vma *anon_vma;
1662         struct anon_vma_chain *avc;
1663         int ret = SWAP_AGAIN;
1664
1665         /*
1666          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1667          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1668          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1669          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1670          */
1671         anon_vma = page_anon_vma(page);
1672         if (!anon_vma)
1673                 return ret;
1674         anon_vma_lock(anon_vma);
1675         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1676                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1677                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1678                 if (address == -EFAULT)
1679                         continue;
1680                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1681                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1682                         break;
1683         }
1684         anon_vma_unlock(anon_vma);
1685         return ret;
1686 }
1687
1688 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1689                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1690 {
1691         struct address_space *mapping = page->mapping;
1692         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1693         struct vm_area_struct *vma;
1694         struct prio_tree_iter iter;
1695         int ret = SWAP_AGAIN;
1696
1697         if (!mapping)
1698                 return ret;
1699         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1700         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1701                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1702                 if (address == -EFAULT)
1703                         continue;
1704                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1705                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1706                         break;
1707         }
1708         /*
1709          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1710          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1711          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1712          */
1713         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1714         return ret;
1715 }
1716
1717 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1718                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1719 {
1720         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1721
1722         if (unlikely(PageKsm(page)))
1723                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1724         else if (PageAnon(page))
1725                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1726         else
1727                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1728 }
1729 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1730
1731 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1732 /*
1733  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1734  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1735  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1736  */
1737 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1738         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1739 {
1740         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1741
1742         BUG_ON(!anon_vma);
1743
1744         if (PageAnon(page))
1745                 return;
1746         if (!exclusive)
1747                 anon_vma = anon_vma->root;
1748
1749         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1750         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1751         page->index = linear_page_index(vma, address);
1752 }
1753
1754 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1755                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1756 {
1757         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1758         int first;
1759
1760         BUG_ON(!PageLocked(page));
1761         BUG_ON(!anon_vma);
1762         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1763         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1764         if (first)
1765                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1766 }
1767
1768 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1769                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1770 {
1771         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1772         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1773         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1774 }
1775 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */