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