mm: convert anon_vma->lock to a mutex
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_mutex
28  *         anon_vma->mutex
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *               inode_wb_list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
37  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
38  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
39  *                           within inode_wb_list_lock in __sync_single_inode)
40  *
41  * (code doesn't rely on that order so it could be switched around)
42  * ->tasklist_lock
43  *   anon_vma->mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *     pte map lock
45  */
46
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/pagemap.h>
49 #include <linux/swap.h>
50 #include <linux/swapops.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/ksm.h>
54 #include <linux/rmap.h>
55 #include <linux/rcupdate.h>
56 #include <linux/module.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/mmu_notifier.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63
64 #include "internal.h"
65
66 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
67 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
68
69 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
70 {
71         struct anon_vma *anon_vma;
72
73         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
74         if (anon_vma) {
75                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
76                 /*
77                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
78                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
79                  */
80                 anon_vma->root = anon_vma;
81         }
82
83         return anon_vma;
84 }
85
86 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
87 {
88         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
89         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
90 }
91
92 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(void)
93 {
94         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, GFP_KERNEL);
95 }
96
97 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
98 {
99         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
100 }
101
102 /**
103  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
104  * @vma: the memory region in question
105  *
106  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
107  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
108  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
109  *
110  * The common case will be that we already have one, but if
111  * not we either need to find an adjacent mapping that we
112  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
113  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
114  * allocate a new one.
115  *
116  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
117  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
118  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
119  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
120  * anon_vma isn't actually destroyed).
121  *
122  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
123  * for the new allocation. At the same time, we do not want
124  * to do any locking for the common case of already having
125  * an anon_vma.
126  *
127  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
128  */
129 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
130 {
131         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
132         struct anon_vma_chain *avc;
133
134         might_sleep();
135         if (unlikely(!anon_vma)) {
136                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
137                 struct anon_vma *allocated;
138
139                 avc = anon_vma_chain_alloc();
140                 if (!avc)
141                         goto out_enomem;
142
143                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
144                 allocated = NULL;
145                 if (!anon_vma) {
146                         anon_vma = anon_vma_alloc();
147                         if (unlikely(!anon_vma))
148                                 goto out_enomem_free_avc;
149                         allocated = anon_vma;
150                 }
151
152                 anon_vma_lock(anon_vma);
153                 /* page_table_lock to protect against threads */
154                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
155                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
156                         vma->anon_vma = anon_vma;
157                         avc->anon_vma = anon_vma;
158                         avc->vma = vma;
159                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
160                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
161                         allocated = NULL;
162                         avc = NULL;
163                 }
164                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
165                 anon_vma_unlock(anon_vma);
166
167                 if (unlikely(allocated))
168                         put_anon_vma(allocated);
169                 if (unlikely(avc))
170                         anon_vma_chain_free(avc);
171         }
172         return 0;
173
174  out_enomem_free_avc:
175         anon_vma_chain_free(avc);
176  out_enomem:
177         return -ENOMEM;
178 }
179
180 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
181                                 struct anon_vma_chain *avc,
182                                 struct anon_vma *anon_vma)
183 {
184         avc->vma = vma;
185         avc->anon_vma = anon_vma;
186         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
187
188         anon_vma_lock(anon_vma);
189         /*
190          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
191          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
192          */
193         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
194         anon_vma_unlock(anon_vma);
195 }
196
197 /*
198  * Attach the anon_vmas from src to dst.
199  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
200  */
201 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
202 {
203         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
204
205         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
206                 avc = anon_vma_chain_alloc();
207                 if (!avc)
208                         goto enomem_failure;
209                 anon_vma_chain_link(dst, avc, pavc->anon_vma);
210         }
211         return 0;
212
213  enomem_failure:
214         unlink_anon_vmas(dst);
215         return -ENOMEM;
216 }
217
218 /*
219  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
220  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
221  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
222  */
223 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
224 {
225         struct anon_vma_chain *avc;
226         struct anon_vma *anon_vma;
227
228         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
229         if (!pvma->anon_vma)
230                 return 0;
231
232         /*
233          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
234          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
235          */
236         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
237                 return -ENOMEM;
238
239         /* Then add our own anon_vma. */
240         anon_vma = anon_vma_alloc();
241         if (!anon_vma)
242                 goto out_error;
243         avc = anon_vma_chain_alloc();
244         if (!avc)
245                 goto out_error_free_anon_vma;
246
247         /*
248          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
249          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
250          */
251         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
252         /*
253          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
254          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
255          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
256          */
257         get_anon_vma(anon_vma->root);
258         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
259         vma->anon_vma = anon_vma;
260         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
261
262         return 0;
263
264  out_error_free_anon_vma:
265         put_anon_vma(anon_vma);
266  out_error:
267         unlink_anon_vmas(vma);
268         return -ENOMEM;
269 }
270
271 static void anon_vma_unlink(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
272 {
273         struct anon_vma *anon_vma = anon_vma_chain->anon_vma;
274         int empty;
275
276         /* If anon_vma_fork fails, we can get an empty anon_vma_chain. */
277         if (!anon_vma)
278                 return;
279
280         anon_vma_lock(anon_vma);
281         list_del(&anon_vma_chain->same_anon_vma);
282
283         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
284         empty = list_empty(&anon_vma->head);
285         anon_vma_unlock(anon_vma);
286
287         if (empty)
288                 put_anon_vma(anon_vma);
289 }
290
291 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
292 {
293         struct anon_vma_chain *avc, *next;
294
295         /*
296          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
297          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
298          */
299         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
300                 anon_vma_unlink(avc);
301                 list_del(&avc->same_vma);
302                 anon_vma_chain_free(avc);
303         }
304 }
305
306 static void anon_vma_ctor(void *data)
307 {
308         struct anon_vma *anon_vma = data;
309
310         mutex_init(&anon_vma->mutex);
311         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
312         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
313 }
314
315 void __init anon_vma_init(void)
316 {
317         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
318                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
319         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
320 }
321
322 /*
323  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
324  *
325  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
326  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
327  * have been relevant to this page.
328  *
329  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
330  * returned may already be freed (and even reused).
331  *
332  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
333  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
334  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
335  *
336  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
337  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
338  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
339  */
340 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
341 {
342         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
343         unsigned long anon_mapping;
344
345         rcu_read_lock();
346         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
347         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
348                 goto out;
349         if (!page_mapped(page))
350                 goto out;
351
352         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
353         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
354                 anon_vma = NULL;
355                 goto out;
356         }
357
358         /*
359          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
360          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
361          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
362          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
363          * above cannot corrupt).
364          */
365         if (!page_mapped(page)) {
366                 put_anon_vma(anon_vma);
367                 anon_vma = NULL;
368         }
369 out:
370         rcu_read_unlock();
371
372         return anon_vma;
373 }
374
375 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
376 {
377         struct anon_vma *anon_vma = page_get_anon_vma(page);
378
379         if (anon_vma)
380                 anon_vma_lock(anon_vma);
381
382         return anon_vma;
383 }
384
385 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
386 {
387         anon_vma_unlock(anon_vma);
388         put_anon_vma(anon_vma);
389 }
390
391 /*
392  * At what user virtual address is page expected in @vma?
393  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
394  * within the range mapped the @vma.
395  */
396 inline unsigned long
397 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
398 {
399         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
400         unsigned long address;
401
402         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
403                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
404         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
405         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
406                 /* page should be within @vma mapping range */
407                 return -EFAULT;
408         }
409         return address;
410 }
411
412 /*
413  * At what user virtual address is page expected in vma?
414  * Caller should check the page is actually part of the vma.
415  */
416 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
417 {
418         if (PageAnon(page)) {
419                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
420                 /*
421                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
422                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
423                  */
424                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
425                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
426                         return -EFAULT;
427         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
428                 if (!vma->vm_file ||
429                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
430                         return -EFAULT;
431         } else
432                 return -EFAULT;
433         return vma_address(page, vma);
434 }
435
436 /*
437  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
438  *
439  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
440  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
441  * highly shared pages).
442  *
443  * On success returns with pte mapped and locked.
444  */
445 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
446                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
447 {
448         pgd_t *pgd;
449         pud_t *pud;
450         pmd_t *pmd;
451         pte_t *pte;
452         spinlock_t *ptl;
453
454         if (unlikely(PageHuge(page))) {
455                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
456                 ptl = &mm->page_table_lock;
457                 goto check;
458         }
459
460         pgd = pgd_offset(mm, address);
461         if (!pgd_present(*pgd))
462                 return NULL;
463
464         pud = pud_offset(pgd, address);
465         if (!pud_present(*pud))
466                 return NULL;
467
468         pmd = pmd_offset(pud, address);
469         if (!pmd_present(*pmd))
470                 return NULL;
471         if (pmd_trans_huge(*pmd))
472                 return NULL;
473
474         pte = pte_offset_map(pmd, address);
475         /* Make a quick check before getting the lock */
476         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
477                 pte_unmap(pte);
478                 return NULL;
479         }
480
481         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
482 check:
483         spin_lock(ptl);
484         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
485                 *ptlp = ptl;
486                 return pte;
487         }
488         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
489         return NULL;
490 }
491
492 /**
493  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
494  * @page: the page to test
495  * @vma: the VMA to test
496  *
497  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
498  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
499  * valid for normal file or anonymous VMAs.
500  */
501 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
502 {
503         unsigned long address;
504         pte_t *pte;
505         spinlock_t *ptl;
506
507         address = vma_address(page, vma);
508         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
509                 return 0;
510         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
511         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
512                 return 0;
513         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
514
515         return 1;
516 }
517
518 /*
519  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
520  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
521  */
522 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
523                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
524                         unsigned long *vm_flags)
525 {
526         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
527         int referenced = 0;
528
529         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
530                 pmd_t *pmd;
531
532                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
533                 /*
534                  * rmap might return false positives; we must filter
535                  * these out using page_check_address_pmd().
536                  */
537                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
538                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
539                 if (!pmd) {
540                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
541                         goto out;
542                 }
543
544                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
545                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
546                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
547                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
548                         goto out;
549                 }
550
551                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
552                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
553                         referenced++;
554                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
555         } else {
556                 pte_t *pte;
557                 spinlock_t *ptl;
558
559                 /*
560                  * rmap might return false positives; we must filter
561                  * these out using page_check_address().
562                  */
563                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
564                 if (!pte)
565                         goto out;
566
567                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
568                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
569                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
570                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
571                         goto out;
572                 }
573
574                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
575                         /*
576                          * Don't treat a reference through a sequentially read
577                          * mapping as such.  If the page has been used in
578                          * another mapping, we will catch it; if this other
579                          * mapping is already gone, the unmap path will have
580                          * set PG_referenced or activated the page.
581                          */
582                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
583                                 referenced++;
584                 }
585                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
586         }
587
588         /* Pretend the page is referenced if the task has the
589            swap token and is in the middle of a page fault. */
590         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
591                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
592                 referenced++;
593
594         (*mapcount)--;
595
596         if (referenced)
597                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
598 out:
599         return referenced;
600 }
601
602 static int page_referenced_anon(struct page *page,
603                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
604                                 unsigned long *vm_flags)
605 {
606         unsigned int mapcount;
607         struct anon_vma *anon_vma;
608         struct anon_vma_chain *avc;
609         int referenced = 0;
610
611         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
612         if (!anon_vma)
613                 return referenced;
614
615         mapcount = page_mapcount(page);
616         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
617                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
618                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
619                 if (address == -EFAULT)
620                         continue;
621                 /*
622                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
623                  * counting on behalf of references from different
624                  * cgroups
625                  */
626                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
627                         continue;
628                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
629                                                   &mapcount, vm_flags);
630                 if (!mapcount)
631                         break;
632         }
633
634         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
635         return referenced;
636 }
637
638 /**
639  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
640  * @page: the page we're checking references on.
641  * @mem_cont: target memory controller
642  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
643  *
644  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
645  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
646  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
647  * of references it found.
648  *
649  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
650  */
651 static int page_referenced_file(struct page *page,
652                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
653                                 unsigned long *vm_flags)
654 {
655         unsigned int mapcount;
656         struct address_space *mapping = page->mapping;
657         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
658         struct vm_area_struct *vma;
659         struct prio_tree_iter iter;
660         int referenced = 0;
661
662         /*
663          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
664          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
665          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
666          */
667         BUG_ON(PageAnon(page));
668
669         /*
670          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
671          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
672          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
673          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
674          */
675         BUG_ON(!PageLocked(page));
676
677         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
678
679         /*
680          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
681          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
682          */
683         mapcount = page_mapcount(page);
684
685         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
686                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
687                 if (address == -EFAULT)
688                         continue;
689                 /*
690                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
691                  * counting on behalf of references from different
692                  * cgroups
693                  */
694                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
695                         continue;
696                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
697                                                   &mapcount, vm_flags);
698                 if (!mapcount)
699                         break;
700         }
701
702         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
703         return referenced;
704 }
705
706 /**
707  * page_referenced - test if the page was referenced
708  * @page: the page to test
709  * @is_locked: caller holds lock on the page
710  * @mem_cont: target memory controller
711  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
712  *
713  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
714  * returns the number of ptes which referenced the page.
715  */
716 int page_referenced(struct page *page,
717                     int is_locked,
718                     struct mem_cgroup *mem_cont,
719                     unsigned long *vm_flags)
720 {
721         int referenced = 0;
722         int we_locked = 0;
723
724         *vm_flags = 0;
725         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
726                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
727                         we_locked = trylock_page(page);
728                         if (!we_locked) {
729                                 referenced++;
730                                 goto out;
731                         }
732                 }
733                 if (unlikely(PageKsm(page)))
734                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
735                                                                 vm_flags);
736                 else if (PageAnon(page))
737                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
738                                                                 vm_flags);
739                 else if (page->mapping)
740                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
741                                                                 vm_flags);
742                 if (we_locked)
743                         unlock_page(page);
744         }
745 out:
746         if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
747                 referenced++;
748
749         return referenced;
750 }
751
752 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
753                             unsigned long address)
754 {
755         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
756         pte_t *pte;
757         spinlock_t *ptl;
758         int ret = 0;
759
760         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
761         if (!pte)
762                 goto out;
763
764         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
765                 pte_t entry;
766
767                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
768                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
769                 entry = pte_wrprotect(entry);
770                 entry = pte_mkclean(entry);
771                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
772                 ret = 1;
773         }
774
775         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
776 out:
777         return ret;
778 }
779
780 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
781 {
782         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
783         struct vm_area_struct *vma;
784         struct prio_tree_iter iter;
785         int ret = 0;
786
787         BUG_ON(PageAnon(page));
788
789         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
790         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
791                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
792                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
793                         if (address == -EFAULT)
794                                 continue;
795                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
796                 }
797         }
798         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
799         return ret;
800 }
801
802 int page_mkclean(struct page *page)
803 {
804         int ret = 0;
805
806         BUG_ON(!PageLocked(page));
807
808         if (page_mapped(page)) {
809                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
810                 if (mapping) {
811                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
812                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
813                                 ret = 1;
814                 }
815         }
816
817         return ret;
818 }
819 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
820
821 /**
822  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
823  * @page:       the page to move to our anon_vma
824  * @vma:        the vma the page belongs to
825  * @address:    the user virtual address mapped
826  *
827  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
828  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
829  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
830  * processes.
831  */
832 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
833         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
834 {
835         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
836
837         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
838         VM_BUG_ON(!anon_vma);
839         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
840
841         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
842         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
843 }
844
845 /**
846  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
847  * @page:       Page to add to rmap     
848  * @vma:        VM area to add page to.
849  * @address:    User virtual address of the mapping     
850  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
851  */
852 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
853         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
854 {
855         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
856
857         BUG_ON(!anon_vma);
858
859         if (PageAnon(page))
860                 return;
861
862         /*
863          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
864          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
865          * page mapping!
866          */
867         if (!exclusive)
868                 anon_vma = anon_vma->root;
869
870         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
871         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
872         page->index = linear_page_index(vma, address);
873 }
874
875 /**
876  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
877  * @page:       the page to add the mapping to
878  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
879  * @address:    the user virtual address mapped
880  */
881 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
882         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
883 {
884 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
885         /*
886          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
887          * be set up correctly at this point.
888          *
889          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
890          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
891          * in which case the page is already known to be setup.
892          *
893          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
894          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
895          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
896          */
897         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
898         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
899 #endif
900 }
901
902 /**
903  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
904  * @page:       the page to add the mapping to
905  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
906  * @address:    the user virtual address mapped
907  *
908  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
909  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
910  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
911  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
912  */
913 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
914         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
915 {
916         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
917 }
918
919 /*
920  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
921  * into pages that are exclusively owned by the current process.
922  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
923  */
924 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
925         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
926 {
927         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
928         if (first) {
929                 if (!PageTransHuge(page))
930                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
931                 else
932                         __inc_zone_page_state(page,
933                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
934         }
935         if (unlikely(PageKsm(page)))
936                 return;
937
938         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
939         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
940         if (first)
941                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
942         else
943                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
944 }
945
946 /**
947  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
948  * @page:       the page to add the mapping to
949  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
950  * @address:    the user virtual address mapped
951  *
952  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
953  * This means the inc-and-test can be bypassed.
954  * Page does not have to be locked.
955  */
956 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
957         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
958 {
959         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
960         SetPageSwapBacked(page);
961         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
962         if (!PageTransHuge(page))
963                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
964         else
965                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
966         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
967         if (page_evictable(page, vma))
968                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
969         else
970                 add_page_to_unevictable_list(page);
971 }
972
973 /**
974  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
975  * @page: the page to add the mapping to
976  *
977  * The caller needs to hold the pte lock.
978  */
979 void page_add_file_rmap(struct page *page)
980 {
981         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
982                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
983                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
984         }
985 }
986
987 /**
988  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
989  * @page: page to remove mapping from
990  *
991  * The caller needs to hold the pte lock.
992  */
993 void page_remove_rmap(struct page *page)
994 {
995         /* page still mapped by someone else? */
996         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
997                 return;
998
999         /*
1000          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1001          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1002          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1003          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1004          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1005          */
1006         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1007             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1008                 set_page_dirty(page);
1009         /*
1010          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1011          * and not charged by memcg for now.
1012          */
1013         if (unlikely(PageHuge(page)))
1014                 return;
1015         if (PageAnon(page)) {
1016                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1017                 if (!PageTransHuge(page))
1018                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1019                 else
1020                         __dec_zone_page_state(page,
1021                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1022         } else {
1023                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1024                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1025         }
1026         /*
1027          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1028          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1029          * which increments mapcount after us but sets mapping
1030          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1031          * and remember that it's only reliable while mapped.
1032          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1033          * faster for those pages still in swapcache.
1034          */
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1039  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1040  */
1041 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1042                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1043 {
1044         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1045         pte_t *pte;
1046         pte_t pteval;
1047         spinlock_t *ptl;
1048         int ret = SWAP_AGAIN;
1049
1050         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1051         if (!pte)
1052                 goto out;
1053
1054         /*
1055          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1056          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1057          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1058          */
1059         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1060                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1061                         goto out_mlock;
1062
1063                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1064                         goto out_unmap;
1065         }
1066         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1067                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1068                         ret = SWAP_FAIL;
1069                         goto out_unmap;
1070                 }
1071         }
1072
1073         /* Nuke the page table entry. */
1074         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1075         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1076
1077         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1078         if (pte_dirty(pteval))
1079                 set_page_dirty(page);
1080
1081         /* Update high watermark before we lower rss */
1082         update_hiwater_rss(mm);
1083
1084         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1085                 if (PageAnon(page))
1086                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1087                 else
1088                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1089                 set_pte_at(mm, address, pte,
1090                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1091         } else if (PageAnon(page)) {
1092                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1093
1094                 if (PageSwapCache(page)) {
1095                         /*
1096                          * Store the swap location in the pte.
1097                          * See handle_pte_fault() ...
1098                          */
1099                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1100                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1101                                 ret = SWAP_FAIL;
1102                                 goto out_unmap;
1103                         }
1104                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1105                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1106                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1107                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1108                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1109                         }
1110                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1111                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1112                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1113                         /*
1114                          * Store the pfn of the page in a special migration
1115                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1116                          * pte is removed and then restart fault handling.
1117                          */
1118                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1119                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1120                 }
1121                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1122                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1123         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1124                 /* Establish migration entry for a file page */
1125                 swp_entry_t entry;
1126                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1127                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1128         } else
1129                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1130
1131         page_remove_rmap(page);
1132         page_cache_release(page);
1133
1134 out_unmap:
1135         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1136 out:
1137         return ret;
1138
1139 out_mlock:
1140         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1141
1142
1143         /*
1144          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1145          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1146          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1147          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1148          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1149          * page is actually mlocked.
1150          */
1151         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1152                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1153                         mlock_vma_page(page);
1154                         ret = SWAP_MLOCK;
1155                 }
1156                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1157         }
1158         return ret;
1159 }
1160
1161 /*
1162  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1163  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1164  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1165  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1166  *
1167  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1168  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1169  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1170  * around the vma's virtual address space.
1171  *
1172  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1173  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1174  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1175  *
1176  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1177  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1178  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1179  *
1180  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1181  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1182  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1183  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1184  */
1185 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1186 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1187
1188 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1189                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1190 {
1191         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1192         pgd_t *pgd;
1193         pud_t *pud;
1194         pmd_t *pmd;
1195         pte_t *pte;
1196         pte_t pteval;
1197         spinlock_t *ptl;
1198         struct page *page;
1199         unsigned long address;
1200         unsigned long end;
1201         int ret = SWAP_AGAIN;
1202         int locked_vma = 0;
1203
1204         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1205         end = address + CLUSTER_SIZE;
1206         if (address < vma->vm_start)
1207                 address = vma->vm_start;
1208         if (end > vma->vm_end)
1209                 end = vma->vm_end;
1210
1211         pgd = pgd_offset(mm, address);
1212         if (!pgd_present(*pgd))
1213                 return ret;
1214
1215         pud = pud_offset(pgd, address);
1216         if (!pud_present(*pud))
1217                 return ret;
1218
1219         pmd = pmd_offset(pud, address);
1220         if (!pmd_present(*pmd))
1221                 return ret;
1222
1223         /*
1224          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1225          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1226          */
1227         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1228                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1229                 if (!locked_vma)
1230                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1231         }
1232
1233         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1234
1235         /* Update high watermark before we lower rss */
1236         update_hiwater_rss(mm);
1237
1238         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1239                 if (!pte_present(*pte))
1240                         continue;
1241                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1242                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1243
1244                 if (locked_vma) {
1245                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1246                         if (page == check_page)
1247                                 ret = SWAP_MLOCK;
1248                         continue;       /* don't unmap */
1249                 }
1250
1251                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1252                         continue;
1253
1254                 /* Nuke the page table entry. */
1255                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1256                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1257
1258                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1259                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1260                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1261
1262                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1263                 if (pte_dirty(pteval))
1264                         set_page_dirty(page);
1265
1266                 page_remove_rmap(page);
1267                 page_cache_release(page);
1268                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1269                 (*mapcount)--;
1270         }
1271         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1272         if (locked_vma)
1273                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1274         return ret;
1275 }
1276
1277 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1278 {
1279         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1280
1281         if (!maybe_stack)
1282                 return false;
1283
1284         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1285                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1286                 return true;
1287
1288         return false;
1289 }
1290
1291 /**
1292  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1293  * rmap method
1294  * @page: the page to unmap/unlock
1295  * @flags: action and flags
1296  *
1297  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1298  * contained in the anon_vma struct it points to.
1299  *
1300  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1301  * anonymous pages.
1302  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1303  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1304  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1305  * 'LOCKED.
1306  */
1307 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1308 {
1309         struct anon_vma *anon_vma;
1310         struct anon_vma_chain *avc;
1311         int ret = SWAP_AGAIN;
1312
1313         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1314         if (!anon_vma)
1315                 return ret;
1316
1317         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1318                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1319                 unsigned long address;
1320
1321                 /*
1322                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1323                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1324                  * page tables leading to a race where migration cannot
1325                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1326                  * locking requirements of exec(), migration skips
1327                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1328                  */
1329                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1330                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1331                         continue;
1332
1333                 address = vma_address(page, vma);
1334                 if (address == -EFAULT)
1335                         continue;
1336                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1337                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1338                         break;
1339         }
1340
1341         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1342         return ret;
1343 }
1344
1345 /**
1346  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1347  * @page: the page to unmap/unlock
1348  * @flags: action and flags
1349  *
1350  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1351  * contained in the address_space struct it points to.
1352  *
1353  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1354  * object-based pages.
1355  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1356  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1357  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1358  * 'LOCKED.
1359  */
1360 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1361 {
1362         struct address_space *mapping = page->mapping;
1363         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1364         struct vm_area_struct *vma;
1365         struct prio_tree_iter iter;
1366         int ret = SWAP_AGAIN;
1367         unsigned long cursor;
1368         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1369         unsigned long max_nl_size = 0;
1370         unsigned int mapcount;
1371
1372         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1373         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1374                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1375                 if (address == -EFAULT)
1376                         continue;
1377                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1378                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1379                         goto out;
1380         }
1381
1382         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1383                 goto out;
1384
1385         /*
1386          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1387          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1388          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1389          */
1390         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1391                 goto out;
1392
1393         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1394                                                 shared.vm_set.list) {
1395                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1396                 if (cursor > max_nl_cursor)
1397                         max_nl_cursor = cursor;
1398                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1399                 if (cursor > max_nl_size)
1400                         max_nl_size = cursor;
1401         }
1402
1403         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1404                 ret = SWAP_FAIL;
1405                 goto out;
1406         }
1407
1408         /*
1409          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1410          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1411          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1412          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1413          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1414          */
1415         mapcount = page_mapcount(page);
1416         if (!mapcount)
1417                 goto out;
1418         cond_resched();
1419
1420         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1421         if (max_nl_cursor == 0)
1422                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1423
1424         do {
1425                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1426                                                 shared.vm_set.list) {
1427                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1428                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1429                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1430                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1431                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1432                                         ret = SWAP_MLOCK;
1433                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1434                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1435                                 if ((int)mapcount <= 0)
1436                                         goto out;
1437                         }
1438                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1439                 }
1440                 cond_resched();
1441                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1442         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1443
1444         /*
1445          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1446          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1447          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1448          */
1449         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1450                 vma->vm_private_data = NULL;
1451 out:
1452         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1453         return ret;
1454 }
1455
1456 /**
1457  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1458  * @page: the page to get unmapped
1459  * @flags: action and flags
1460  *
1461  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1462  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1463  * Return values are:
1464  *
1465  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1466  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1467  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1468  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1469  */
1470 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1471 {
1472         int ret;
1473
1474         BUG_ON(!PageLocked(page));
1475         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1476
1477         if (unlikely(PageKsm(page)))
1478                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1479         else if (PageAnon(page))
1480                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1481         else
1482                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1483         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1484                 ret = SWAP_SUCCESS;
1485         return ret;
1486 }
1487
1488 /**
1489  * try_to_munlock - try to munlock a page
1490  * @page: the page to be munlocked
1491  *
1492  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1493  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1494  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1495  *
1496  * Return values are:
1497  *
1498  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1499  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1500  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1501  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1502  */
1503 int try_to_munlock(struct page *page)
1504 {
1505         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1506
1507         if (unlikely(PageKsm(page)))
1508                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1509         else if (PageAnon(page))
1510                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1511         else
1512                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1513 }
1514
1515 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1516 {
1517         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1518
1519         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1520                 anon_vma_free(root);
1521
1522         anon_vma_free(anon_vma);
1523 }
1524
1525 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1526 /*
1527  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1528  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1529  */
1530 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1531                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1532 {
1533         struct anon_vma *anon_vma;
1534         struct anon_vma_chain *avc;
1535         int ret = SWAP_AGAIN;
1536
1537         /*
1538          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1539          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1540          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1541          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1542          */
1543         anon_vma = page_anon_vma(page);
1544         if (!anon_vma)
1545                 return ret;
1546         anon_vma_lock(anon_vma);
1547         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1548                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1549                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1550                 if (address == -EFAULT)
1551                         continue;
1552                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1553                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1554                         break;
1555         }
1556         anon_vma_unlock(anon_vma);
1557         return ret;
1558 }
1559
1560 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1561                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1562 {
1563         struct address_space *mapping = page->mapping;
1564         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1565         struct vm_area_struct *vma;
1566         struct prio_tree_iter iter;
1567         int ret = SWAP_AGAIN;
1568
1569         if (!mapping)
1570                 return ret;
1571         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1572         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1573                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1574                 if (address == -EFAULT)
1575                         continue;
1576                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1577                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1578                         break;
1579         }
1580         /*
1581          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1582          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1583          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1584          */
1585         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1586         return ret;
1587 }
1588
1589 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1590                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1591 {
1592         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1593
1594         if (unlikely(PageKsm(page)))
1595                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1596         else if (PageAnon(page))
1597                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1598         else
1599                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1600 }
1601 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1602
1603 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1604 /*
1605  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1606  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1607  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1608  */
1609 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1610         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1611 {
1612         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1613
1614         BUG_ON(!anon_vma);
1615
1616         if (PageAnon(page))
1617                 return;
1618         if (!exclusive)
1619                 anon_vma = anon_vma->root;
1620
1621         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1622         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1623         page->index = linear_page_index(vma, address);
1624 }
1625
1626 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1627                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1628 {
1629         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1630         int first;
1631
1632         BUG_ON(!PageLocked(page));
1633         BUG_ON(!anon_vma);
1634         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1635         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1636         if (first)
1637                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1638 }
1639
1640 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1641                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1642 {
1643         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1644         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1645         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1646 }
1647 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */