mm: document tree_lock->zone.lock lockorder
[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  *                   zone->lock (within radix tree node alloc)
40  */
41
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/pagemap.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/slab.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/rmap.h>
49 #include <linux/rcupdate.h>
50 #include <linux/module.h>
51 #include <linux/kallsyms.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54
55 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
56
57 /* This must be called under the mmap_sem. */
58 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
59 {
60         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
61
62         might_sleep();
63         if (unlikely(!anon_vma)) {
64                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
65                 struct anon_vma *allocated, *locked;
66
67                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
68                 if (anon_vma) {
69                         allocated = NULL;
70                         locked = anon_vma;
71                         spin_lock(&locked->lock);
72                 } else {
73                         anon_vma = anon_vma_alloc();
74                         if (unlikely(!anon_vma))
75                                 return -ENOMEM;
76                         allocated = anon_vma;
77                         locked = NULL;
78                 }
79
80                 /* page_table_lock to protect against threads */
81                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
82                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
83                         vma->anon_vma = anon_vma;
84                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
85                         allocated = NULL;
86                 }
87                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
88
89                 if (locked)
90                         spin_unlock(&locked->lock);
91                 if (unlikely(allocated))
92                         anon_vma_free(allocated);
93         }
94         return 0;
95 }
96
97 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
98 {
99         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
100         list_del(&next->anon_vma_node);
101 }
102
103 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
104 {
105         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
106
107         if (anon_vma)
108                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
109 }
110
111 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
112 {
113         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
114
115         if (anon_vma) {
116                 spin_lock(&anon_vma->lock);
117                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
118                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
119         }
120 }
121
122 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
123 {
124         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
125         int empty;
126
127         if (!anon_vma)
128                 return;
129
130         spin_lock(&anon_vma->lock);
131         list_del(&vma->anon_vma_node);
132
133         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
134         empty = list_empty(&anon_vma->head);
135         spin_unlock(&anon_vma->lock);
136
137         if (empty)
138                 anon_vma_free(anon_vma);
139 }
140
141 static void anon_vma_ctor(struct kmem_cache *cachep, void *data)
142 {
143         struct anon_vma *anon_vma = data;
144
145         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
146         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
147 }
148
149 void __init anon_vma_init(void)
150 {
151         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
152                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
153 }
154
155 /*
156  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
157  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
158  */
159 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
160 {
161         struct anon_vma *anon_vma;
162         unsigned long anon_mapping;
163
164         rcu_read_lock();
165         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
166         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
167                 goto out;
168         if (!page_mapped(page))
169                 goto out;
170
171         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
172         spin_lock(&anon_vma->lock);
173         return anon_vma;
174 out:
175         rcu_read_unlock();
176         return NULL;
177 }
178
179 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
180 {
181         spin_unlock(&anon_vma->lock);
182         rcu_read_unlock();
183 }
184
185 /*
186  * At what user virtual address is page expected in vma?
187  */
188 static inline unsigned long
189 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
190 {
191         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
192         unsigned long address;
193
194         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
195         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
196                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
197                 BUG_ON(!PageAnon(page));
198                 return -EFAULT;
199         }
200         return address;
201 }
202
203 /*
204  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
205  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
206  */
207 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
208 {
209         if (PageAnon(page)) {
210                 if ((void *)vma->anon_vma !=
211                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
212                         return -EFAULT;
213         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
214                 if (!vma->vm_file ||
215                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
216                         return -EFAULT;
217         } else
218                 return -EFAULT;
219         return vma_address(page, vma);
220 }
221
222 /*
223  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
224  *
225  * On success returns with pte mapped and locked.
226  */
227 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
228                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
229 {
230         pgd_t *pgd;
231         pud_t *pud;
232         pmd_t *pmd;
233         pte_t *pte;
234         spinlock_t *ptl;
235
236         pgd = pgd_offset(mm, address);
237         if (!pgd_present(*pgd))
238                 return NULL;
239
240         pud = pud_offset(pgd, address);
241         if (!pud_present(*pud))
242                 return NULL;
243
244         pmd = pmd_offset(pud, address);
245         if (!pmd_present(*pmd))
246                 return NULL;
247
248         pte = pte_offset_map(pmd, address);
249         /* Make a quick check before getting the lock */
250         if (!pte_present(*pte)) {
251                 pte_unmap(pte);
252                 return NULL;
253         }
254
255         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
256         spin_lock(ptl);
257         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
258                 *ptlp = ptl;
259                 return pte;
260         }
261         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
262         return NULL;
263 }
264
265 /*
266  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
267  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
268  */
269 static int page_referenced_one(struct page *page,
270         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
271 {
272         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
273         unsigned long address;
274         pte_t *pte;
275         spinlock_t *ptl;
276         int referenced = 0;
277
278         address = vma_address(page, vma);
279         if (address == -EFAULT)
280                 goto out;
281
282         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
283         if (!pte)
284                 goto out;
285
286         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
287                 referenced++;
288
289         /* Pretend the page is referenced if the task has the
290            swap token and is in the middle of a page fault. */
291         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
292                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
293                 referenced++;
294
295         (*mapcount)--;
296         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
297 out:
298         return referenced;
299 }
300
301 static int page_referenced_anon(struct page *page)
302 {
303         unsigned int mapcount;
304         struct anon_vma *anon_vma;
305         struct vm_area_struct *vma;
306         int referenced = 0;
307
308         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
309         if (!anon_vma)
310                 return referenced;
311
312         mapcount = page_mapcount(page);
313         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
314                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
315                 if (!mapcount)
316                         break;
317         }
318
319         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
320         return referenced;
321 }
322
323 /**
324  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
325  * @page: the page we're checking references on.
326  *
327  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
328  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
329  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
330  * of references it found.
331  *
332  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
333  */
334 static int page_referenced_file(struct page *page)
335 {
336         unsigned int mapcount;
337         struct address_space *mapping = page->mapping;
338         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
339         struct vm_area_struct *vma;
340         struct prio_tree_iter iter;
341         int referenced = 0;
342
343         /*
344          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
345          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
346          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
347          */
348         BUG_ON(PageAnon(page));
349
350         /*
351          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
352          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
353          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
354          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
355          */
356         BUG_ON(!PageLocked(page));
357
358         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
359
360         /*
361          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
362          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
363          */
364         mapcount = page_mapcount(page);
365
366         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
367                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
368                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
369                         referenced++;
370                         break;
371                 }
372                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
373                 if (!mapcount)
374                         break;
375         }
376
377         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
378         return referenced;
379 }
380
381 /**
382  * page_referenced - test if the page was referenced
383  * @page: the page to test
384  * @is_locked: caller holds lock on the page
385  *
386  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
387  * returns the number of ptes which referenced the page.
388  */
389 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
390 {
391         int referenced = 0;
392
393         if (page_test_and_clear_young(page))
394                 referenced++;
395
396         if (TestClearPageReferenced(page))
397                 referenced++;
398
399         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
400                 if (PageAnon(page))
401                         referenced += page_referenced_anon(page);
402                 else if (is_locked)
403                         referenced += page_referenced_file(page);
404                 else if (TestSetPageLocked(page))
405                         referenced++;
406                 else {
407                         if (page->mapping)
408                                 referenced += page_referenced_file(page);
409                         unlock_page(page);
410                 }
411         }
412         return referenced;
413 }
414
415 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
416 {
417         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
418         unsigned long address;
419         pte_t *pte;
420         spinlock_t *ptl;
421         int ret = 0;
422
423         address = vma_address(page, vma);
424         if (address == -EFAULT)
425                 goto out;
426
427         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
428         if (!pte)
429                 goto out;
430
431         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
432                 pte_t entry;
433
434                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
435                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
436                 entry = pte_wrprotect(entry);
437                 entry = pte_mkclean(entry);
438                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
439                 ret = 1;
440         }
441
442         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
443 out:
444         return ret;
445 }
446
447 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
448 {
449         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
450         struct vm_area_struct *vma;
451         struct prio_tree_iter iter;
452         int ret = 0;
453
454         BUG_ON(PageAnon(page));
455
456         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
457         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
458                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
459                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
460         }
461         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
462         return ret;
463 }
464
465 int page_mkclean(struct page *page)
466 {
467         int ret = 0;
468
469         BUG_ON(!PageLocked(page));
470
471         if (page_mapped(page)) {
472                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
473                 if (mapping)
474                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
475                 if (page_test_dirty(page)) {
476                         page_clear_dirty(page);
477                         ret = 1;
478                 }
479         }
480
481         return ret;
482 }
483 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
484
485 /**
486  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
487  * @page:       the page to add the mapping to
488  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
489  * @address:    the user virtual address mapped
490  */
491 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
492         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
493 {
494         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
495
496         BUG_ON(!anon_vma);
497         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
498         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
499
500         page->index = linear_page_index(vma, address);
501
502         /*
503          * nr_mapped state can be updated without turning off
504          * interrupts because it is not modified via interrupt.
505          */
506         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
507 }
508
509 /**
510  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
511  * @page:       the page to add the mapping to
512  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
513  * @address:    the user virtual address mapped
514  */
515 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
516         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
517 {
518 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
519         /*
520          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
521          * be set up correctly at this point.
522          *
523          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
524          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
525          * in which case the page is already known to be setup.
526          *
527          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
528          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
529          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
530          */
531         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
532         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
533         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
534         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
535 #endif
536 }
537
538 /**
539  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
540  * @page:       the page to add the mapping to
541  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
542  * @address:    the user virtual address mapped
543  *
544  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
545  */
546 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
547         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
548 {
549         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
550         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
551         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
552                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
553         else
554                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
555 }
556
557 /*
558  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
559  * @page:       the page to add the mapping to
560  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
561  * @address:    the user virtual address mapped
562  *
563  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
564  * This means the inc-and-test can be bypassed.
565  * Page does not have to be locked.
566  */
567 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
568         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
569 {
570         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
571         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
572         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
573 }
574
575 /**
576  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
577  * @page: the page to add the mapping to
578  *
579  * The caller needs to hold the pte lock.
580  */
581 void page_add_file_rmap(struct page *page)
582 {
583         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
584                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
585 }
586
587 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
588 /**
589  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
590  * @page:       the page to add the mapping to
591  *
592  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
593  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
594  * quicker.
595  *
596  * The caller needs to hold the pte lock.
597  */
598 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
599 {
600         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
601         if (PageAnon(page))
602                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
603         atomic_inc(&page->_mapcount);
604 }
605 #endif
606
607 /**
608  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
609  * @page: page to remove mapping from
610  *
611  * The caller needs to hold the pte lock.
612  */
613 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
614 {
615         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
616                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
617                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
618                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
619                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
620                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
621                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
622                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
623                         if (vma->vm_ops) {
624                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
625                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
626                         }
627                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
628                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
629                         BUG();
630                 }
631
632                 /*
633                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
634                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
635                  * which increments mapcount after us but sets mapping
636                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
637                  * and remember that it's only reliable while mapped.
638                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
639                  * faster for those pages still in swapcache.
640                  */
641                 if (page_test_dirty(page)) {
642                         page_clear_dirty(page);
643                         set_page_dirty(page);
644                 }
645                 __dec_zone_page_state(page,
646                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
647         }
648 }
649
650 /*
651  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
652  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
653  */
654 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
655                                 int migration)
656 {
657         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
658         unsigned long address;
659         pte_t *pte;
660         pte_t pteval;
661         spinlock_t *ptl;
662         int ret = SWAP_AGAIN;
663
664         address = vma_address(page, vma);
665         if (address == -EFAULT)
666                 goto out;
667
668         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
669         if (!pte)
670                 goto out;
671
672         /*
673          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
674          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
675          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
676          */
677         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
678                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
679                 ret = SWAP_FAIL;
680                 goto out_unmap;
681         }
682
683         /* Nuke the page table entry. */
684         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
685         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
686
687         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
688         if (pte_dirty(pteval))
689                 set_page_dirty(page);
690
691         /* Update high watermark before we lower rss */
692         update_hiwater_rss(mm);
693
694         if (PageAnon(page)) {
695                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
696
697                 if (PageSwapCache(page)) {
698                         /*
699                          * Store the swap location in the pte.
700                          * See handle_pte_fault() ...
701                          */
702                         swap_duplicate(entry);
703                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
704                                 spin_lock(&mmlist_lock);
705                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
706                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
707                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
708                         }
709                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
710 #ifdef CONFIG_MIGRATION
711                 } else {
712                         /*
713                          * Store the pfn of the page in a special migration
714                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
715                          * pte is removed and then restart fault handling.
716                          */
717                         BUG_ON(!migration);
718                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
719 #endif
720                 }
721                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
722                 BUG_ON(pte_file(*pte));
723         } else
724 #ifdef CONFIG_MIGRATION
725         if (migration) {
726                 /* Establish migration entry for a file page */
727                 swp_entry_t entry;
728                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
729                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
730         } else
731 #endif
732                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
733
734
735         page_remove_rmap(page, vma);
736         page_cache_release(page);
737
738 out_unmap:
739         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
740 out:
741         return ret;
742 }
743
744 /*
745  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
746  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
747  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
748  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
749  *
750  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
751  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
752  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
753  * around the vma's virtual address space.
754  *
755  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
756  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
757  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
758  *
759  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
760  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
761  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
762  */
763 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
764 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
765
766 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
767         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
768 {
769         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
770         pgd_t *pgd;
771         pud_t *pud;
772         pmd_t *pmd;
773         pte_t *pte;
774         pte_t pteval;
775         spinlock_t *ptl;
776         struct page *page;
777         unsigned long address;
778         unsigned long end;
779
780         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
781         end = address + CLUSTER_SIZE;
782         if (address < vma->vm_start)
783                 address = vma->vm_start;
784         if (end > vma->vm_end)
785                 end = vma->vm_end;
786
787         pgd = pgd_offset(mm, address);
788         if (!pgd_present(*pgd))
789                 return;
790
791         pud = pud_offset(pgd, address);
792         if (!pud_present(*pud))
793                 return;
794
795         pmd = pmd_offset(pud, address);
796         if (!pmd_present(*pmd))
797                 return;
798
799         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
800
801         /* Update high watermark before we lower rss */
802         update_hiwater_rss(mm);
803
804         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
805                 if (!pte_present(*pte))
806                         continue;
807                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
808                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
809
810                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
811                         continue;
812
813                 /* Nuke the page table entry. */
814                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
815                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
816
817                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
818                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
819                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
820
821                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
822                 if (pte_dirty(pteval))
823                         set_page_dirty(page);
824
825                 page_remove_rmap(page, vma);
826                 page_cache_release(page);
827                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
828                 (*mapcount)--;
829         }
830         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
831 }
832
833 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
834 {
835         struct anon_vma *anon_vma;
836         struct vm_area_struct *vma;
837         int ret = SWAP_AGAIN;
838
839         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
840         if (!anon_vma)
841                 return ret;
842
843         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
844                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
845                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
846                         break;
847         }
848
849         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
850         return ret;
851 }
852
853 /**
854  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
855  * @page: the page to unmap
856  *
857  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
858  * contained in the address_space struct it points to.
859  *
860  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
861  */
862 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
863 {
864         struct address_space *mapping = page->mapping;
865         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
866         struct vm_area_struct *vma;
867         struct prio_tree_iter iter;
868         int ret = SWAP_AGAIN;
869         unsigned long cursor;
870         unsigned long max_nl_cursor = 0;
871         unsigned long max_nl_size = 0;
872         unsigned int mapcount;
873
874         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
875         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
876                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
877                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
878                         goto out;
879         }
880
881         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
882                 goto out;
883
884         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
885                                                 shared.vm_set.list) {
886                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
887                         continue;
888                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
889                 if (cursor > max_nl_cursor)
890                         max_nl_cursor = cursor;
891                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
892                 if (cursor > max_nl_size)
893                         max_nl_size = cursor;
894         }
895
896         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
897                 ret = SWAP_FAIL;
898                 goto out;
899         }
900
901         /*
902          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
903          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
904          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
905          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
906          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
907          */
908         mapcount = page_mapcount(page);
909         if (!mapcount)
910                 goto out;
911         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
912
913         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
914         if (max_nl_cursor == 0)
915                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
916
917         do {
918                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
919                                                 shared.vm_set.list) {
920                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
921                                 continue;
922                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
923                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
924                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
925                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
926                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
927                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
928                                 if ((int)mapcount <= 0)
929                                         goto out;
930                         }
931                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
932                 }
933                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
934                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
935         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
936
937         /*
938          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
939          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
940          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
941          */
942         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
943                 vma->vm_private_data = NULL;
944 out:
945         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
946         return ret;
947 }
948
949 /**
950  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
951  * @page: the page to get unmapped
952  *
953  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
954  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
955  * Return values are:
956  *
957  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
958  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
959  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
960  */
961 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
962 {
963         int ret;
964
965         BUG_ON(!PageLocked(page));
966
967         if (PageAnon(page))
968                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
969         else
970                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
971
972         if (!page_mapped(page))
973                 ret = SWAP_SUCCESS;
974         return ret;
975 }
976