Memory controller: memory accounting
[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/kallsyms.h>
51 #include <linux/memcontrol.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  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
188  * within the range mapped the @vma.
189  */
190 static inline unsigned long
191 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
192 {
193         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
194         unsigned long address;
195
196         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
197         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
198                 /* page should be within @vma mapping range */
199                 return -EFAULT;
200         }
201         return address;
202 }
203
204 /*
205  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
206  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
207  */
208 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
209 {
210         if (PageAnon(page)) {
211                 if ((void *)vma->anon_vma !=
212                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
213                         return -EFAULT;
214         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
215                 if (!vma->vm_file ||
216                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
217                         return -EFAULT;
218         } else
219                 return -EFAULT;
220         return vma_address(page, vma);
221 }
222
223 /*
224  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
225  *
226  * On success returns with pte mapped and locked.
227  */
228 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
229                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
230 {
231         pgd_t *pgd;
232         pud_t *pud;
233         pmd_t *pmd;
234         pte_t *pte;
235         spinlock_t *ptl;
236
237         pgd = pgd_offset(mm, address);
238         if (!pgd_present(*pgd))
239                 return NULL;
240
241         pud = pud_offset(pgd, address);
242         if (!pud_present(*pud))
243                 return NULL;
244
245         pmd = pmd_offset(pud, address);
246         if (!pmd_present(*pmd))
247                 return NULL;
248
249         pte = pte_offset_map(pmd, address);
250         /* Make a quick check before getting the lock */
251         if (!pte_present(*pte)) {
252                 pte_unmap(pte);
253                 return NULL;
254         }
255
256         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
257         spin_lock(ptl);
258         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
259                 *ptlp = ptl;
260                 return pte;
261         }
262         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
263         return NULL;
264 }
265
266 /*
267  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
268  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
269  */
270 static int page_referenced_one(struct page *page,
271         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
272 {
273         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
274         unsigned long address;
275         pte_t *pte;
276         spinlock_t *ptl;
277         int referenced = 0;
278
279         address = vma_address(page, vma);
280         if (address == -EFAULT)
281                 goto out;
282
283         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
284         if (!pte)
285                 goto out;
286
287         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
288                 referenced++;
289                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
290         } else if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
291                 referenced++;
292
293         /* Pretend the page is referenced if the task has the
294            swap token and is in the middle of a page fault. */
295         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
296                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
297                 referenced++;
298
299         (*mapcount)--;
300         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
301 out:
302         return referenced;
303 }
304
305 static int page_referenced_anon(struct page *page)
306 {
307         unsigned int mapcount;
308         struct anon_vma *anon_vma;
309         struct vm_area_struct *vma;
310         int referenced = 0;
311
312         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
313         if (!anon_vma)
314                 return referenced;
315
316         mapcount = page_mapcount(page);
317         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
318                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
319                 if (!mapcount)
320                         break;
321         }
322
323         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
324         return referenced;
325 }
326
327 /**
328  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
329  * @page: the page we're checking references on.
330  *
331  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
332  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
333  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
334  * of references it found.
335  *
336  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
337  */
338 static int page_referenced_file(struct page *page)
339 {
340         unsigned int mapcount;
341         struct address_space *mapping = page->mapping;
342         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
343         struct vm_area_struct *vma;
344         struct prio_tree_iter iter;
345         int referenced = 0;
346
347         /*
348          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
349          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
350          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
351          */
352         BUG_ON(PageAnon(page));
353
354         /*
355          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
356          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
357          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
358          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
359          */
360         BUG_ON(!PageLocked(page));
361
362         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
363
364         /*
365          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
366          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
367          */
368         mapcount = page_mapcount(page);
369
370         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
371                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
372                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
373                         referenced++;
374                         break;
375                 }
376                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
377                 if (!mapcount)
378                         break;
379         }
380
381         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
382         return referenced;
383 }
384
385 /**
386  * page_referenced - test if the page was referenced
387  * @page: the page to test
388  * @is_locked: caller holds lock on the page
389  *
390  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
391  * returns the number of ptes which referenced the page.
392  */
393 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
394 {
395         int referenced = 0;
396
397         if (page_test_and_clear_young(page))
398                 referenced++;
399
400         if (TestClearPageReferenced(page))
401                 referenced++;
402
403         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
404                 if (PageAnon(page))
405                         referenced += page_referenced_anon(page);
406                 else if (is_locked)
407                         referenced += page_referenced_file(page);
408                 else if (TestSetPageLocked(page))
409                         referenced++;
410                 else {
411                         if (page->mapping)
412                                 referenced += page_referenced_file(page);
413                         unlock_page(page);
414                 }
415         }
416         return referenced;
417 }
418
419 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
420 {
421         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
422         unsigned long address;
423         pte_t *pte;
424         spinlock_t *ptl;
425         int ret = 0;
426
427         address = vma_address(page, vma);
428         if (address == -EFAULT)
429                 goto out;
430
431         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
432         if (!pte)
433                 goto out;
434
435         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
436                 pte_t entry;
437
438                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
439                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
440                 entry = pte_wrprotect(entry);
441                 entry = pte_mkclean(entry);
442                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
443                 ret = 1;
444         }
445
446         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
447 out:
448         return ret;
449 }
450
451 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
452 {
453         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
454         struct vm_area_struct *vma;
455         struct prio_tree_iter iter;
456         int ret = 0;
457
458         BUG_ON(PageAnon(page));
459
460         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
461         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
462                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
463                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
464         }
465         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
466         return ret;
467 }
468
469 int page_mkclean(struct page *page)
470 {
471         int ret = 0;
472
473         BUG_ON(!PageLocked(page));
474
475         if (page_mapped(page)) {
476                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
477                 if (mapping) {
478                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
479                         if (page_test_dirty(page)) {
480                                 page_clear_dirty(page);
481                                 ret = 1;
482                         }
483                 }
484         }
485
486         return ret;
487 }
488 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
489
490 /**
491  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
492  * @page:       the page to add the mapping to
493  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
494  * @address:    the user virtual address mapped
495  */
496 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
497         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
498 {
499         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
500
501         BUG_ON(!anon_vma);
502         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
503         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
504
505         page->index = linear_page_index(vma, address);
506
507         /*
508          * nr_mapped state can be updated without turning off
509          * interrupts because it is not modified via interrupt.
510          */
511         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
512 }
513
514 /**
515  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
516  * @page:       the page to add the mapping to
517  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
518  * @address:    the user virtual address mapped
519  */
520 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
521         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
522 {
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
524         /*
525          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
526          * be set up correctly at this point.
527          *
528          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
529          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
530          * in which case the page is already known to be setup.
531          *
532          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
533          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
534          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
535          */
536         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
537         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
538         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
539         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
540 #endif
541 }
542
543 /**
544  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
545  * @page:       the page to add the mapping to
546  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
547  * @address:    the user virtual address mapped
548  *
549  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
550  */
551 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
552         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
553 {
554         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
555         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
556         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
557                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
558         else {
559                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
560                 /*
561                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
562                  * This takes care of balancing the reference counts
563                  */
564                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
565         }
566 }
567
568 /*
569  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
570  * @page:       the page to add the mapping to
571  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
572  * @address:    the user virtual address mapped
573  *
574  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
575  * This means the inc-and-test can be bypassed.
576  * Page does not have to be locked.
577  */
578 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
579         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
580 {
581         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
582         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
583         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
584 }
585
586 /**
587  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
588  * @page: the page to add the mapping to
589  *
590  * The caller needs to hold the pte lock.
591  */
592 void page_add_file_rmap(struct page *page)
593 {
594         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
595                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
596         else
597                 /*
598                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
599                  * This takes care of balancing the reference counts
600                  */
601                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
602 }
603
604 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
605 /**
606  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
607  * @page:       the page to add the mapping to
608  *
609  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
610  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
611  * quicker.
612  *
613  * The caller needs to hold the pte lock.
614  */
615 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
616 {
617         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
618         if (PageAnon(page))
619                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
620         atomic_inc(&page->_mapcount);
621 }
622 #endif
623
624 /**
625  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
626  * @page: page to remove mapping from
627  *
628  * The caller needs to hold the pte lock.
629  */
630 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
631 {
632         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
633                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
634                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
635                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
636                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
637                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
638                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
639                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
640                         if (vma->vm_ops) {
641                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
642                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
643                         }
644                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
645                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
646                         BUG();
647                 }
648
649                 /*
650                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
651                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
652                  * which increments mapcount after us but sets mapping
653                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
654                  * and remember that it's only reliable while mapped.
655                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
656                  * faster for those pages still in swapcache.
657                  */
658                 if (page_test_dirty(page)) {
659                         page_clear_dirty(page);
660                         set_page_dirty(page);
661                 }
662                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
663
664                 __dec_zone_page_state(page,
665                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
666         }
667 }
668
669 /*
670  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
671  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
672  */
673 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
674                                 int migration)
675 {
676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
677         unsigned long address;
678         pte_t *pte;
679         pte_t pteval;
680         spinlock_t *ptl;
681         int ret = SWAP_AGAIN;
682
683         address = vma_address(page, vma);
684         if (address == -EFAULT)
685                 goto out;
686
687         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
688         if (!pte)
689                 goto out;
690
691         /*
692          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
693          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
694          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
695          */
696         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
697                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
698                 ret = SWAP_FAIL;
699                 goto out_unmap;
700         }
701
702         /* Nuke the page table entry. */
703         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
704         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
705
706         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
707         if (pte_dirty(pteval))
708                 set_page_dirty(page);
709
710         /* Update high watermark before we lower rss */
711         update_hiwater_rss(mm);
712
713         if (PageAnon(page)) {
714                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
715
716                 if (PageSwapCache(page)) {
717                         /*
718                          * Store the swap location in the pte.
719                          * See handle_pte_fault() ...
720                          */
721                         swap_duplicate(entry);
722                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
723                                 spin_lock(&mmlist_lock);
724                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
725                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
726                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
727                         }
728                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
729 #ifdef CONFIG_MIGRATION
730                 } else {
731                         /*
732                          * Store the pfn of the page in a special migration
733                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
734                          * pte is removed and then restart fault handling.
735                          */
736                         BUG_ON(!migration);
737                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
738 #endif
739                 }
740                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
741                 BUG_ON(pte_file(*pte));
742         } else
743 #ifdef CONFIG_MIGRATION
744         if (migration) {
745                 /* Establish migration entry for a file page */
746                 swp_entry_t entry;
747                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
748                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
749         } else
750 #endif
751                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
752
753
754         page_remove_rmap(page, vma);
755         page_cache_release(page);
756
757 out_unmap:
758         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
759 out:
760         return ret;
761 }
762
763 /*
764  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
765  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
766  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
767  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
768  *
769  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
770  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
771  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
772  * around the vma's virtual address space.
773  *
774  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
775  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
776  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
777  *
778  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
779  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
780  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
781  */
782 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
783 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
784
785 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
786         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
787 {
788         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
789         pgd_t *pgd;
790         pud_t *pud;
791         pmd_t *pmd;
792         pte_t *pte;
793         pte_t pteval;
794         spinlock_t *ptl;
795         struct page *page;
796         unsigned long address;
797         unsigned long end;
798
799         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
800         end = address + CLUSTER_SIZE;
801         if (address < vma->vm_start)
802                 address = vma->vm_start;
803         if (end > vma->vm_end)
804                 end = vma->vm_end;
805
806         pgd = pgd_offset(mm, address);
807         if (!pgd_present(*pgd))
808                 return;
809
810         pud = pud_offset(pgd, address);
811         if (!pud_present(*pud))
812                 return;
813
814         pmd = pmd_offset(pud, address);
815         if (!pmd_present(*pmd))
816                 return;
817
818         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
819
820         /* Update high watermark before we lower rss */
821         update_hiwater_rss(mm);
822
823         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
824                 if (!pte_present(*pte))
825                         continue;
826                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
827                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
828
829                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
830                         continue;
831
832                 /* Nuke the page table entry. */
833                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
834                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
835
836                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
837                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
838                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
839
840                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
841                 if (pte_dirty(pteval))
842                         set_page_dirty(page);
843
844                 page_remove_rmap(page, vma);
845                 page_cache_release(page);
846                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
847                 (*mapcount)--;
848         }
849         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
850 }
851
852 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
853 {
854         struct anon_vma *anon_vma;
855         struct vm_area_struct *vma;
856         int ret = SWAP_AGAIN;
857
858         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
859         if (!anon_vma)
860                 return ret;
861
862         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
863                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
864                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
865                         break;
866         }
867
868         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
869         return ret;
870 }
871
872 /**
873  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
874  * @page: the page to unmap
875  *
876  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
877  * contained in the address_space struct it points to.
878  *
879  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
880  */
881 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
882 {
883         struct address_space *mapping = page->mapping;
884         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
885         struct vm_area_struct *vma;
886         struct prio_tree_iter iter;
887         int ret = SWAP_AGAIN;
888         unsigned long cursor;
889         unsigned long max_nl_cursor = 0;
890         unsigned long max_nl_size = 0;
891         unsigned int mapcount;
892
893         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
894         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
895                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
896                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
897                         goto out;
898         }
899
900         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
901                 goto out;
902
903         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
904                                                 shared.vm_set.list) {
905                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
906                         continue;
907                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
908                 if (cursor > max_nl_cursor)
909                         max_nl_cursor = cursor;
910                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
911                 if (cursor > max_nl_size)
912                         max_nl_size = cursor;
913         }
914
915         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
916                 ret = SWAP_FAIL;
917                 goto out;
918         }
919
920         /*
921          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
922          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
923          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
924          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
925          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
926          */
927         mapcount = page_mapcount(page);
928         if (!mapcount)
929                 goto out;
930         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
931
932         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
933         if (max_nl_cursor == 0)
934                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
935
936         do {
937                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
938                                                 shared.vm_set.list) {
939                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
940                                 continue;
941                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
942                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
943                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
944                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
945                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
946                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
947                                 if ((int)mapcount <= 0)
948                                         goto out;
949                         }
950                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
951                 }
952                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
953                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
954         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
955
956         /*
957          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
958          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
959          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
960          */
961         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
962                 vma->vm_private_data = NULL;
963 out:
964         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
965         return ret;
966 }
967
968 /**
969  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
970  * @page: the page to get unmapped
971  *
972  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
973  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
974  * Return values are:
975  *
976  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
977  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
978  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
979  */
980 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
981 {
982         int ret;
983
984         BUG_ON(!PageLocked(page));
985
986         if (PageAnon(page))
987                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
988         else
989                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
990
991         if (!page_mapped(page))
992                 ret = SWAP_SUCCESS;
993         return ret;
994 }
995