mm: make page_lock_anon_vma() static
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_lock
28  *         anon_vma->lock
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within inode_lock in __sync_single_inode)
39  */
40
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/pagemap.h>
43 #include <linux/swap.h>
44 #include <linux/swapops.h>
45 #include <linux/slab.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/rmap.h>
48 #include <linux/rcupdate.h>
49 #include <linux/module.h>
50 #include <linux/mm_inline.h>
51 #include <linux/kallsyms.h>
52 #include <linux/memcontrol.h>
53 #include <linux/mmu_notifier.h>
54 #include <linux/migrate.h>
55
56 #include <asm/tlbflush.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
61
62 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
63 {
64         return kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
65 }
66
67 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
68 {
69         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
70 }
71
72 /**
73  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
74  * @vma: the memory region in question
75  *
76  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
77  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
78  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
79  *
80  * The common case will be that we already have one, but if
81  * if not we either need to find an adjacent mapping that we
82  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
83  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
84  * allocate a new one.
85  *
86  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
87  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
88  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
89  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
90  * anon_vma isn't actually destroyed).
91  *
92  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
93  * for the new allocation. At the same time, we do not want
94  * to do any locking for the common case of already having
95  * an anon_vma.
96  *
97  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
98  */
99 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
100 {
101         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
102
103         might_sleep();
104         if (unlikely(!anon_vma)) {
105                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
106                 struct anon_vma *allocated;
107
108                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
109                 allocated = NULL;
110                 if (!anon_vma) {
111                         anon_vma = anon_vma_alloc();
112                         if (unlikely(!anon_vma))
113                                 return -ENOMEM;
114                         allocated = anon_vma;
115                 }
116                 spin_lock(&anon_vma->lock);
117
118                 /* page_table_lock to protect against threads */
119                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
120                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
121                         vma->anon_vma = anon_vma;
122                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
123                         allocated = NULL;
124                 }
125                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
126
127                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
128                 if (unlikely(allocated))
129                         anon_vma_free(allocated);
130         }
131         return 0;
132 }
133
134 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
135 {
136         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
137         list_del(&next->anon_vma_node);
138 }
139
140 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
141 {
142         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
143
144         if (anon_vma)
145                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
146 }
147
148 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
149 {
150         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
151
152         if (anon_vma) {
153                 spin_lock(&anon_vma->lock);
154                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
155                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
156         }
157 }
158
159 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
160 {
161         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
162         int empty;
163
164         if (!anon_vma)
165                 return;
166
167         spin_lock(&anon_vma->lock);
168         list_del(&vma->anon_vma_node);
169
170         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
171         empty = list_empty(&anon_vma->head);
172         spin_unlock(&anon_vma->lock);
173
174         if (empty)
175                 anon_vma_free(anon_vma);
176 }
177
178 static void anon_vma_ctor(void *data)
179 {
180         struct anon_vma *anon_vma = data;
181
182         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
183         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
184 }
185
186 void __init anon_vma_init(void)
187 {
188         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
189                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
190 }
191
192 /*
193  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
194  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
195  */
196 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
197 {
198         struct anon_vma *anon_vma;
199         unsigned long anon_mapping;
200
201         rcu_read_lock();
202         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
203         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
204                 goto out;
205         if (!page_mapped(page))
206                 goto out;
207
208         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
209         spin_lock(&anon_vma->lock);
210         return anon_vma;
211 out:
212         rcu_read_unlock();
213         return NULL;
214 }
215
216 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
217 {
218         spin_unlock(&anon_vma->lock);
219         rcu_read_unlock();
220 }
221
222 /*
223  * At what user virtual address is page expected in @vma?
224  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
225  * within the range mapped the @vma.
226  */
227 static inline unsigned long
228 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
229 {
230         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
231         unsigned long address;
232
233         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
234         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
235                 /* page should be within @vma mapping range */
236                 return -EFAULT;
237         }
238         return address;
239 }
240
241 /*
242  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
243  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
244  */
245 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
246 {
247         if (PageAnon(page)) {
248                 if ((void *)vma->anon_vma !=
249                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
250                         return -EFAULT;
251         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
252                 if (!vma->vm_file ||
253                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
254                         return -EFAULT;
255         } else
256                 return -EFAULT;
257         return vma_address(page, vma);
258 }
259
260 /*
261  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
262  *
263  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
264  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
265  * highly shared pages).
266  *
267  * On success returns with pte mapped and locked.
268  */
269 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
270                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
271 {
272         pgd_t *pgd;
273         pud_t *pud;
274         pmd_t *pmd;
275         pte_t *pte;
276         spinlock_t *ptl;
277
278         pgd = pgd_offset(mm, address);
279         if (!pgd_present(*pgd))
280                 return NULL;
281
282         pud = pud_offset(pgd, address);
283         if (!pud_present(*pud))
284                 return NULL;
285
286         pmd = pmd_offset(pud, address);
287         if (!pmd_present(*pmd))
288                 return NULL;
289
290         pte = pte_offset_map(pmd, address);
291         /* Make a quick check before getting the lock */
292         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
293                 pte_unmap(pte);
294                 return NULL;
295         }
296
297         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
298         spin_lock(ptl);
299         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
300                 *ptlp = ptl;
301                 return pte;
302         }
303         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
304         return NULL;
305 }
306
307 /**
308  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
309  * @page: the page to test
310  * @vma: the VMA to test
311  *
312  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
313  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
314  * valid for normal file or anonymous VMAs.
315  */
316 static int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
317 {
318         unsigned long address;
319         pte_t *pte;
320         spinlock_t *ptl;
321
322         address = vma_address(page, vma);
323         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
324                 return 0;
325         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
326         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
327                 return 0;
328         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
329
330         return 1;
331 }
332
333 /*
334  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
335  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
336  */
337 static int page_referenced_one(struct page *page,
338         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
339 {
340         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
341         unsigned long address;
342         pte_t *pte;
343         spinlock_t *ptl;
344         int referenced = 0;
345
346         address = vma_address(page, vma);
347         if (address == -EFAULT)
348                 goto out;
349
350         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
351         if (!pte)
352                 goto out;
353
354         /*
355          * Don't want to elevate referenced for mlocked page that gets this far,
356          * in order that it progresses to try_to_unmap and is moved to the
357          * unevictable list.
358          */
359         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
360                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
361                 goto out_unmap;
362         }
363
364         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
365                 /*
366                  * Don't treat a reference through a sequentially read
367                  * mapping as such.  If the page has been used in
368                  * another mapping, we will catch it; if this other
369                  * mapping is already gone, the unmap path will have
370                  * set PG_referenced or activated the page.
371                  */
372                 if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
373                         referenced++;
374         }
375
376         /* Pretend the page is referenced if the task has the
377            swap token and is in the middle of a page fault. */
378         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
379                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
380                 referenced++;
381
382 out_unmap:
383         (*mapcount)--;
384         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
385 out:
386         return referenced;
387 }
388
389 static int page_referenced_anon(struct page *page,
390                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
391 {
392         unsigned int mapcount;
393         struct anon_vma *anon_vma;
394         struct vm_area_struct *vma;
395         int referenced = 0;
396
397         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
398         if (!anon_vma)
399                 return referenced;
400
401         mapcount = page_mapcount(page);
402         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
403                 /*
404                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
405                  * counting on behalf of references from different
406                  * cgroups
407                  */
408                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
409                         continue;
410                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
411                 if (!mapcount)
412                         break;
413         }
414
415         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
416         return referenced;
417 }
418
419 /**
420  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
421  * @page: the page we're checking references on.
422  * @mem_cont: target memory controller
423  *
424  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
425  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
426  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
427  * of references it found.
428  *
429  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
430  */
431 static int page_referenced_file(struct page *page,
432                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
433 {
434         unsigned int mapcount;
435         struct address_space *mapping = page->mapping;
436         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
437         struct vm_area_struct *vma;
438         struct prio_tree_iter iter;
439         int referenced = 0;
440
441         /*
442          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
443          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
444          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
445          */
446         BUG_ON(PageAnon(page));
447
448         /*
449          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
450          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
451          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
452          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
453          */
454         BUG_ON(!PageLocked(page));
455
456         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
457
458         /*
459          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
460          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
461          */
462         mapcount = page_mapcount(page);
463
464         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
465                 /*
466                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
467                  * counting on behalf of references from different
468                  * cgroups
469                  */
470                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
471                         continue;
472                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
473                 if (!mapcount)
474                         break;
475         }
476
477         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
478         return referenced;
479 }
480
481 /**
482  * page_referenced - test if the page was referenced
483  * @page: the page to test
484  * @is_locked: caller holds lock on the page
485  * @mem_cont: target memory controller
486  *
487  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
488  * returns the number of ptes which referenced the page.
489  */
490 int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
491                         struct mem_cgroup *mem_cont)
492 {
493         int referenced = 0;
494
495         if (TestClearPageReferenced(page))
496                 referenced++;
497
498         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
499                 if (PageAnon(page))
500                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont);
501                 else if (is_locked)
502                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont);
503                 else if (!trylock_page(page))
504                         referenced++;
505                 else {
506                         if (page->mapping)
507                                 referenced +=
508                                         page_referenced_file(page, mem_cont);
509                         unlock_page(page);
510                 }
511         }
512
513         if (page_test_and_clear_young(page))
514                 referenced++;
515
516         return referenced;
517 }
518
519 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
520 {
521         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
522         unsigned long address;
523         pte_t *pte;
524         spinlock_t *ptl;
525         int ret = 0;
526
527         address = vma_address(page, vma);
528         if (address == -EFAULT)
529                 goto out;
530
531         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
532         if (!pte)
533                 goto out;
534
535         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
536                 pte_t entry;
537
538                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
539                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
540                 entry = pte_wrprotect(entry);
541                 entry = pte_mkclean(entry);
542                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
543                 ret = 1;
544         }
545
546         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
547 out:
548         return ret;
549 }
550
551 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
552 {
553         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
554         struct vm_area_struct *vma;
555         struct prio_tree_iter iter;
556         int ret = 0;
557
558         BUG_ON(PageAnon(page));
559
560         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
561         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
562                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
563                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
564         }
565         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
566         return ret;
567 }
568
569 int page_mkclean(struct page *page)
570 {
571         int ret = 0;
572
573         BUG_ON(!PageLocked(page));
574
575         if (page_mapped(page)) {
576                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
577                 if (mapping) {
578                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
579                         if (page_test_dirty(page)) {
580                                 page_clear_dirty(page);
581                                 ret = 1;
582                         }
583                 }
584         }
585
586         return ret;
587 }
588 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
589
590 /**
591  * __page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
592  * @page:       the page to add the mapping to
593  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
594  * @address:    the user virtual address mapped
595  */
596 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
597         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
598 {
599         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
600
601         BUG_ON(!anon_vma);
602         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
603         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
604
605         page->index = linear_page_index(vma, address);
606
607         /*
608          * nr_mapped state can be updated without turning off
609          * interrupts because it is not modified via interrupt.
610          */
611         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
612 }
613
614 /**
615  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
616  * @page:       the page to add the mapping to
617  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
618  * @address:    the user virtual address mapped
619  */
620 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
621         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
622 {
623 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
624         /*
625          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
626          * be set up correctly at this point.
627          *
628          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
629          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
630          * in which case the page is already known to be setup.
631          *
632          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
633          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
634          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
635          */
636         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
637         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
638         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
639         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
640 #endif
641 }
642
643 /**
644  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
645  * @page:       the page to add the mapping to
646  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
647  * @address:    the user virtual address mapped
648  *
649  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
650  */
651 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
652         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
653 {
654         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
655         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
656         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
657                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
658         else
659                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
660 }
661
662 /**
663  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
664  * @page:       the page to add the mapping to
665  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
666  * @address:    the user virtual address mapped
667  *
668  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
669  * This means the inc-and-test can be bypassed.
670  * Page does not have to be locked.
671  */
672 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
673         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
674 {
675         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
676         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
677         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
678         if (page_evictable(page, vma))
679                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE + page_is_file_cache(page));
680         else
681                 add_page_to_unevictable_list(page);
682 }
683
684 /**
685  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
686  * @page: the page to add the mapping to
687  *
688  * The caller needs to hold the pte lock.
689  */
690 void page_add_file_rmap(struct page *page)
691 {
692         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
693                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
694 }
695
696 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
697 /**
698  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
699  * @page:       the page to add the mapping to
700  * @vma:        the vm area being duplicated
701  * @address:    the user virtual address mapped
702  *
703  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
704  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
705  * quicker.
706  *
707  * The caller needs to hold the pte lock.
708  */
709 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
710 {
711         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
712         if (PageAnon(page))
713                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
714         atomic_inc(&page->_mapcount);
715 }
716 #endif
717
718 /**
719  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
720  * @page: page to remove mapping from
721  * @vma: the vm area in which the mapping is removed
722  *
723  * The caller needs to hold the pte lock.
724  */
725 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
726 {
727         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
728                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
729                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
730                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
731                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
732                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
733                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
734                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
735                         if (vma->vm_ops) {
736                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
737                         }
738                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
739                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
740                         BUG();
741                 }
742
743                 /*
744                  * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
745                  * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
746                  * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
747                  * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
748                  * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
749                  */
750                 if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
751                     page_test_dirty(page)) {
752                         page_clear_dirty(page);
753                         set_page_dirty(page);
754                 }
755                 if (PageAnon(page))
756                         mem_cgroup_uncharge_page(page);
757                 __dec_zone_page_state(page,
758                         PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
759                 /*
760                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
761                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
762                  * which increments mapcount after us but sets mapping
763                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
764                  * and remember that it's only reliable while mapped.
765                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
766                  * faster for those pages still in swapcache.
767                  */
768         }
769 }
770
771 /*
772  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
773  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
774  */
775 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
776                                 int migration)
777 {
778         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
779         unsigned long address;
780         pte_t *pte;
781         pte_t pteval;
782         spinlock_t *ptl;
783         int ret = SWAP_AGAIN;
784
785         address = vma_address(page, vma);
786         if (address == -EFAULT)
787                 goto out;
788
789         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
790         if (!pte)
791                 goto out;
792
793         /*
794          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
795          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
796          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
797          */
798         if (!migration) {
799                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
800                         ret = SWAP_MLOCK;
801                         goto out_unmap;
802                 }
803                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
804                         ret = SWAP_FAIL;
805                         goto out_unmap;
806                 }
807         }
808
809         /* Nuke the page table entry. */
810         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
811         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
812
813         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
814         if (pte_dirty(pteval))
815                 set_page_dirty(page);
816
817         /* Update high watermark before we lower rss */
818         update_hiwater_rss(mm);
819
820         if (PageAnon(page)) {
821                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
822
823                 if (PageSwapCache(page)) {
824                         /*
825                          * Store the swap location in the pte.
826                          * See handle_pte_fault() ...
827                          */
828                         swap_duplicate(entry);
829                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
830                                 spin_lock(&mmlist_lock);
831                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
832                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
833                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
834                         }
835                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
836                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
837                         /*
838                          * Store the pfn of the page in a special migration
839                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
840                          * pte is removed and then restart fault handling.
841                          */
842                         BUG_ON(!migration);
843                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
844                 }
845                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
846                 BUG_ON(pte_file(*pte));
847         } else if (PAGE_MIGRATION && migration) {
848                 /* Establish migration entry for a file page */
849                 swp_entry_t entry;
850                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
851                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
852         } else
853                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
854
855
856         page_remove_rmap(page, vma);
857         page_cache_release(page);
858
859 out_unmap:
860         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
861 out:
862         return ret;
863 }
864
865 /*
866  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
867  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
868  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
869  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
870  *
871  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
872  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
873  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
874  * around the vma's virtual address space.
875  *
876  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
877  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
878  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
879  *
880  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
881  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
882  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
883  *
884  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
885  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
886  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
887  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
888  */
889 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
890 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
891
892 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
893                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
894 {
895         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
896         pgd_t *pgd;
897         pud_t *pud;
898         pmd_t *pmd;
899         pte_t *pte;
900         pte_t pteval;
901         spinlock_t *ptl;
902         struct page *page;
903         unsigned long address;
904         unsigned long end;
905         int ret = SWAP_AGAIN;
906         int locked_vma = 0;
907
908         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
909         end = address + CLUSTER_SIZE;
910         if (address < vma->vm_start)
911                 address = vma->vm_start;
912         if (end > vma->vm_end)
913                 end = vma->vm_end;
914
915         pgd = pgd_offset(mm, address);
916         if (!pgd_present(*pgd))
917                 return ret;
918
919         pud = pud_offset(pgd, address);
920         if (!pud_present(*pud))
921                 return ret;
922
923         pmd = pmd_offset(pud, address);
924         if (!pmd_present(*pmd))
925                 return ret;
926
927         /*
928          * MLOCK_PAGES => feature is configured.
929          * if we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
930          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
931          */
932         if (MLOCK_PAGES && down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
933                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
934                 if (!locked_vma)
935                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
936         }
937
938         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
939
940         /* Update high watermark before we lower rss */
941         update_hiwater_rss(mm);
942
943         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
944                 if (!pte_present(*pte))
945                         continue;
946                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
947                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
948
949                 if (locked_vma) {
950                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
951                         if (page == check_page)
952                                 ret = SWAP_MLOCK;
953                         continue;       /* don't unmap */
954                 }
955
956                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
957                         continue;
958
959                 /* Nuke the page table entry. */
960                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
961                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
962
963                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
964                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
965                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
966
967                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
968                 if (pte_dirty(pteval))
969                         set_page_dirty(page);
970
971                 page_remove_rmap(page, vma);
972                 page_cache_release(page);
973                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
974                 (*mapcount)--;
975         }
976         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
977         if (locked_vma)
978                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
979         return ret;
980 }
981
982 /*
983  * common handling for pages mapped in VM_LOCKED vmas
984  */
985 static int try_to_mlock_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
986 {
987         int mlocked = 0;
988
989         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
990                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
991                         mlock_vma_page(page);
992                         mlocked++;      /* really mlocked the page */
993                 }
994                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
995         }
996         return mlocked;
997 }
998
999 /**
1000  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1001  * rmap method
1002  * @page: the page to unmap/unlock
1003  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
1004  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
1005  *
1006  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1007  * contained in the anon_vma struct it points to.
1008  *
1009  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1010  * anonymous pages.
1011  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1012  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1013  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1014  * 'LOCKED.
1015  */
1016 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int unlock, int migration)
1017 {
1018         struct anon_vma *anon_vma;
1019         struct vm_area_struct *vma;
1020         unsigned int mlocked = 0;
1021         int ret = SWAP_AGAIN;
1022
1023         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1024                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1025
1026         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1027         if (!anon_vma)
1028                 return ret;
1029
1030         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
1031                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1032                         if (!((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
1033                               page_mapped_in_vma(page, vma)))
1034                                 continue;  /* must visit all unlocked vmas */
1035                         ret = SWAP_MLOCK;  /* saw at least one mlocked vma */
1036                 } else {
1037                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1038                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1039                                 break;
1040                 }
1041                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1042                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1043                         if (mlocked)
1044                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1045                 }
1046         }
1047
1048         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1049
1050         if (mlocked)
1051                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1052         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1053                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1054
1055         return ret;
1056 }
1057
1058 /**
1059  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1060  * @page: the page to unmap/unlock
1061  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
1062  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
1063  *
1064  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1065  * contained in the address_space struct it points to.
1066  *
1067  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1068  * object-based pages.
1069  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1070  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1071  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1072  * 'LOCKED.
1073  */
1074 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int unlock, int migration)
1075 {
1076         struct address_space *mapping = page->mapping;
1077         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1078         struct vm_area_struct *vma;
1079         struct prio_tree_iter iter;
1080         int ret = SWAP_AGAIN;
1081         unsigned long cursor;
1082         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1083         unsigned long max_nl_size = 0;
1084         unsigned int mapcount;
1085         unsigned int mlocked = 0;
1086
1087         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1088                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1089
1090         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1091         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1092                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1093                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1094                                 continue;       /* must visit all vmas */
1095                         ret = SWAP_MLOCK;
1096                 } else {
1097                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1098                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1099                                 goto out;
1100                 }
1101                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1102                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1103                         if (mlocked)
1104                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1105                 }
1106         }
1107
1108         if (mlocked)
1109                 goto out;
1110
1111         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1112                 goto out;
1113
1114         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1115                                                 shared.vm_set.list) {
1116                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1117                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1118                                 continue;       /* must visit all vmas */
1119                         ret = SWAP_MLOCK;       /* leave mlocked == 0 */
1120                         goto out;               /* no need to look further */
1121                 }
1122                 if (!MLOCK_PAGES && !migration && (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1123                         continue;
1124                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1125                 if (cursor > max_nl_cursor)
1126                         max_nl_cursor = cursor;
1127                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1128                 if (cursor > max_nl_size)
1129                         max_nl_size = cursor;
1130         }
1131
1132         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1133                 ret = SWAP_FAIL;
1134                 goto out;
1135         }
1136
1137         /*
1138          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1139          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1140          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1141          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1142          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1143          */
1144         mapcount = page_mapcount(page);
1145         if (!mapcount)
1146                 goto out;
1147         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1148
1149         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1150         if (max_nl_cursor == 0)
1151                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1152
1153         do {
1154                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1155                                                 shared.vm_set.list) {
1156                         if (!MLOCK_PAGES && !migration &&
1157                             (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1158                                 continue;
1159                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1160                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1161                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1162                                 ret = try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1163                                                                 vma, page);
1164                                 if (ret == SWAP_MLOCK)
1165                                         mlocked = 2;    /* to return below */
1166                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1167                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1168                                 if ((int)mapcount <= 0)
1169                                         goto out;
1170                         }
1171                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1172                 }
1173                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1174                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1175         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1176
1177         /*
1178          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1179          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1180          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1181          */
1182         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1183                 vma->vm_private_data = NULL;
1184 out:
1185         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
1186         if (mlocked)
1187                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1188         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1189                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1190         return ret;
1191 }
1192
1193 /**
1194  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1195  * @page: the page to get unmapped
1196  * @migration: migration flag
1197  *
1198  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1199  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1200  * Return values are:
1201  *
1202  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1203  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1204  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1205  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1206  */
1207 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
1208 {
1209         int ret;
1210
1211         BUG_ON(!PageLocked(page));
1212
1213         if (PageAnon(page))
1214                 ret = try_to_unmap_anon(page, 0, migration);
1215         else
1216                 ret = try_to_unmap_file(page, 0, migration);
1217         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1218                 ret = SWAP_SUCCESS;
1219         return ret;
1220 }
1221
1222 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1223 /**
1224  * try_to_munlock - try to munlock a page
1225  * @page: the page to be munlocked
1226  *
1227  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1228  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1229  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1230  *
1231  * Return values are:
1232  *
1233  * SWAP_SUCCESS - no vma's holding page mlocked.
1234  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1235  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1236  */
1237 int try_to_munlock(struct page *page)
1238 {
1239         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1240
1241         if (PageAnon(page))
1242                 return try_to_unmap_anon(page, 1, 0);
1243         else
1244                 return try_to_unmap_file(page, 1, 0);
1245 }
1246 #endif