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