mremap: enforce rmap src/dst vma ordering in case of vma_merge() succeeding in copy_vma()
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_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 bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61
62 #include "internal.h"
63
64 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
65 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
66
67 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
68 {
69         struct anon_vma *anon_vma;
70
71         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
72         if (anon_vma) {
73                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
74                 /*
75                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
76                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
77                  */
78                 anon_vma->root = anon_vma;
79         }
80
81         return anon_vma;
82 }
83
84 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
85 {
86         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
87
88         /*
89          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
90          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
91          * freed.
92          *
93          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
94          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
95          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
96          *
97          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
98          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
99          *   LOCK                                 MB
100          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
101          *
102          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
103          * happen _before_ what follows.
104          */
105         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
106                 anon_vma_lock(anon_vma);
107                 anon_vma_unlock(anon_vma);
108         }
109
110         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
111 }
112
113 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
114 {
115         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
116 }
117
118 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
119 {
120         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
121 }
122
123 /**
124  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
125  * @vma: the memory region in question
126  *
127  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
128  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
129  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
130  *
131  * The common case will be that we already have one, but if
132  * not we either need to find an adjacent mapping that we
133  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
134  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
135  * allocate a new one.
136  *
137  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
138  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
139  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
140  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
141  * anon_vma isn't actually destroyed).
142  *
143  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
144  * for the new allocation. At the same time, we do not want
145  * to do any locking for the common case of already having
146  * an anon_vma.
147  *
148  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
149  */
150 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
151 {
152         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
153         struct anon_vma_chain *avc;
154
155         might_sleep();
156         if (unlikely(!anon_vma)) {
157                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
158                 struct anon_vma *allocated;
159
160                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
161                 if (!avc)
162                         goto out_enomem;
163
164                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
165                 allocated = NULL;
166                 if (!anon_vma) {
167                         anon_vma = anon_vma_alloc();
168                         if (unlikely(!anon_vma))
169                                 goto out_enomem_free_avc;
170                         allocated = anon_vma;
171                 }
172
173                 anon_vma_lock(anon_vma);
174                 /* page_table_lock to protect against threads */
175                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
176                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
177                         vma->anon_vma = anon_vma;
178                         avc->anon_vma = anon_vma;
179                         avc->vma = vma;
180                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
181                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
182                         allocated = NULL;
183                         avc = NULL;
184                 }
185                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
186                 anon_vma_unlock(anon_vma);
187
188                 if (unlikely(allocated))
189                         put_anon_vma(allocated);
190                 if (unlikely(avc))
191                         anon_vma_chain_free(avc);
192         }
193         return 0;
194
195  out_enomem_free_avc:
196         anon_vma_chain_free(avc);
197  out_enomem:
198         return -ENOMEM;
199 }
200
201 /*
202  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
203  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
204  * have the same vma.
205  *
206  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
207  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
208  */
209 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
210 {
211         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
212         if (new_root != root) {
213                 if (WARN_ON_ONCE(root))
214                         mutex_unlock(&root->mutex);
215                 root = new_root;
216                 mutex_lock(&root->mutex);
217         }
218         return root;
219 }
220
221 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
222 {
223         if (root)
224                 mutex_unlock(&root->mutex);
225 }
226
227 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
228                                 struct anon_vma_chain *avc,
229                                 struct anon_vma *anon_vma)
230 {
231         avc->vma = vma;
232         avc->anon_vma = anon_vma;
233         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
234
235         /*
236          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
237          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
238          */
239         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
240 }
241
242 /*
243  * Attach the anon_vmas from src to dst.
244  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
245  */
246 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
247 {
248         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
249         struct anon_vma *root = NULL;
250
251         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
252                 struct anon_vma *anon_vma;
253
254                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
255                 if (unlikely(!avc)) {
256                         unlock_anon_vma_root(root);
257                         root = NULL;
258                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
259                         if (!avc)
260                                 goto enomem_failure;
261                 }
262                 anon_vma = pavc->anon_vma;
263                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
264                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
265         }
266         unlock_anon_vma_root(root);
267         return 0;
268
269  enomem_failure:
270         unlink_anon_vmas(dst);
271         return -ENOMEM;
272 }
273
274 /*
275  * Some rmap walk that needs to find all ptes/hugepmds without false
276  * negatives (like migrate and split_huge_page) running concurrent
277  * with operations that copy or move pagetables (like mremap() and
278  * fork()) to be safe. They depend on the anon_vma "same_anon_vma"
279  * list to be in a certain order: the dst_vma must be placed after the
280  * src_vma in the list. This is always guaranteed by fork() but
281  * mremap() needs to call this function to enforce it in case the
282  * dst_vma isn't newly allocated and chained with the anon_vma_clone()
283  * function but just an extension of a pre-existing vma through
284  * vma_merge.
285  *
286  * NOTE: the same_anon_vma list can still be changed by other
287  * processes while mremap runs because mremap doesn't hold the
288  * anon_vma mutex to prevent modifications to the list while it
289  * runs. All we need to enforce is that the relative order of this
290  * process vmas isn't changing (we don't care about other vmas
291  * order). Each vma corresponds to an anon_vma_chain structure so
292  * there's no risk that other processes calling anon_vma_moveto_tail()
293  * and changing the same_anon_vma list under mremap() will screw with
294  * the relative order of this process vmas in the list, because we
295  * they can't alter the order of any vma that belongs to this
296  * process. And there can't be another anon_vma_moveto_tail() running
297  * concurrently with mremap() coming from this process because we hold
298  * the mmap_sem for the whole mremap(). fork() ordering dependency
299  * also shouldn't be affected because fork() only cares that the
300  * parent vmas are placed in the list before the child vmas and
301  * anon_vma_moveto_tail() won't reorder vmas from either the fork()
302  * parent or child.
303  */
304 void anon_vma_moveto_tail(struct vm_area_struct *dst)
305 {
306         struct anon_vma_chain *pavc;
307         struct anon_vma *root = NULL;
308
309         list_for_each_entry_reverse(pavc, &dst->anon_vma_chain, same_vma) {
310                 struct anon_vma *anon_vma = pavc->anon_vma;
311                 VM_BUG_ON(pavc->vma != dst);
312                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
313                 list_del(&pavc->same_anon_vma);
314                 list_add_tail(&pavc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
315         }
316         unlock_anon_vma_root(root);
317 }
318
319 /*
320  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
321  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
322  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
323  */
324 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
325 {
326         struct anon_vma_chain *avc;
327         struct anon_vma *anon_vma;
328
329         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
330         if (!pvma->anon_vma)
331                 return 0;
332
333         /*
334          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
335          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
336          */
337         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
338                 return -ENOMEM;
339
340         /* Then add our own anon_vma. */
341         anon_vma = anon_vma_alloc();
342         if (!anon_vma)
343                 goto out_error;
344         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
345         if (!avc)
346                 goto out_error_free_anon_vma;
347
348         /*
349          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
350          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
351          */
352         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
353         /*
354          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
355          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
356          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
357          */
358         get_anon_vma(anon_vma->root);
359         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
360         vma->anon_vma = anon_vma;
361         anon_vma_lock(anon_vma);
362         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
363         anon_vma_unlock(anon_vma);
364
365         return 0;
366
367  out_error_free_anon_vma:
368         put_anon_vma(anon_vma);
369  out_error:
370         unlink_anon_vmas(vma);
371         return -ENOMEM;
372 }
373
374 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
375 {
376         struct anon_vma_chain *avc, *next;
377         struct anon_vma *root = NULL;
378
379         /*
380          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
381          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
382          */
383         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
384                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
385
386                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
387                 list_del(&avc->same_anon_vma);
388
389                 /*
390                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
391                  * to free them outside the lock.
392                  */
393                 if (list_empty(&anon_vma->head))
394                         continue;
395
396                 list_del(&avc->same_vma);
397                 anon_vma_chain_free(avc);
398         }
399         unlock_anon_vma_root(root);
400
401         /*
402          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
403          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
404          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
405          */
406         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
407                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
408
409                 put_anon_vma(anon_vma);
410
411                 list_del(&avc->same_vma);
412                 anon_vma_chain_free(avc);
413         }
414 }
415
416 static void anon_vma_ctor(void *data)
417 {
418         struct anon_vma *anon_vma = data;
419
420         mutex_init(&anon_vma->mutex);
421         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
422         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
423 }
424
425 void __init anon_vma_init(void)
426 {
427         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
428                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
429         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
430 }
431
432 /*
433  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
434  *
435  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
436  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
437  * have been relevant to this page.
438  *
439  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
440  * returned may already be freed (and even reused).
441  *
442  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
443  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
444  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
445  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
446  *
447  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
448  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
449  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
450  *
451  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
452  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
453  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
454  */
455 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
456 {
457         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
458         unsigned long anon_mapping;
459
460         rcu_read_lock();
461         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
462         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
463                 goto out;
464         if (!page_mapped(page))
465                 goto out;
466
467         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
468         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
469                 anon_vma = NULL;
470                 goto out;
471         }
472
473         /*
474          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
475          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
476          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
477          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
478          * above cannot corrupt).
479          */
480         if (!page_mapped(page)) {
481                 put_anon_vma(anon_vma);
482                 anon_vma = NULL;
483         }
484 out:
485         rcu_read_unlock();
486
487         return anon_vma;
488 }
489
490 /*
491  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
492  *
493  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
494  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
495  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
496  */
497 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
498 {
499         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
500         struct anon_vma *root_anon_vma;
501         unsigned long anon_mapping;
502
503         rcu_read_lock();
504         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
505         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
506                 goto out;
507         if (!page_mapped(page))
508                 goto out;
509
510         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
511         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
512         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
513                 /*
514                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
515                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
516                  * not go away, see anon_vma_free().
517                  */
518                 if (!page_mapped(page)) {
519                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
520                         anon_vma = NULL;
521                 }
522                 goto out;
523         }
524
525         /* trylock failed, we got to sleep */
526         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
527                 anon_vma = NULL;
528                 goto out;
529         }
530
531         if (!page_mapped(page)) {
532                 put_anon_vma(anon_vma);
533                 anon_vma = NULL;
534                 goto out;
535         }
536
537         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
538         rcu_read_unlock();
539         anon_vma_lock(anon_vma);
540
541         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
542                 /*
543                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
544                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
545                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
546                  */
547                 anon_vma_unlock(anon_vma);
548                 __put_anon_vma(anon_vma);
549                 anon_vma = NULL;
550         }
551
552         return anon_vma;
553
554 out:
555         rcu_read_unlock();
556         return anon_vma;
557 }
558
559 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
560 {
561         anon_vma_unlock(anon_vma);
562 }
563
564 /*
565  * At what user virtual address is page expected in @vma?
566  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
567  * within the range mapped the @vma.
568  */
569 inline unsigned long
570 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
571 {
572         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
573         unsigned long address;
574
575         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
576                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
577         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
578         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
579                 /* page should be within @vma mapping range */
580                 return -EFAULT;
581         }
582         return address;
583 }
584
585 /*
586  * At what user virtual address is page expected in vma?
587  * Caller should check the page is actually part of the vma.
588  */
589 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
590 {
591         if (PageAnon(page)) {
592                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
593                 /*
594                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
595                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
596                  */
597                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
598                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
599                         return -EFAULT;
600         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
601                 if (!vma->vm_file ||
602                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
603                         return -EFAULT;
604         } else
605                 return -EFAULT;
606         return vma_address(page, vma);
607 }
608
609 /*
610  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
611  *
612  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
613  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
614  * highly shared pages).
615  *
616  * On success returns with pte mapped and locked.
617  */
618 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
619                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
620 {
621         pgd_t *pgd;
622         pud_t *pud;
623         pmd_t *pmd;
624         pte_t *pte;
625         spinlock_t *ptl;
626
627         if (unlikely(PageHuge(page))) {
628                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
629                 ptl = &mm->page_table_lock;
630                 goto check;
631         }
632
633         pgd = pgd_offset(mm, address);
634         if (!pgd_present(*pgd))
635                 return NULL;
636
637         pud = pud_offset(pgd, address);
638         if (!pud_present(*pud))
639                 return NULL;
640
641         pmd = pmd_offset(pud, address);
642         if (!pmd_present(*pmd))
643                 return NULL;
644         if (pmd_trans_huge(*pmd))
645                 return NULL;
646
647         pte = pte_offset_map(pmd, address);
648         /* Make a quick check before getting the lock */
649         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
650                 pte_unmap(pte);
651                 return NULL;
652         }
653
654         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
655 check:
656         spin_lock(ptl);
657         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
658                 *ptlp = ptl;
659                 return pte;
660         }
661         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
662         return NULL;
663 }
664
665 /**
666  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
667  * @page: the page to test
668  * @vma: the VMA to test
669  *
670  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
671  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
672  * valid for normal file or anonymous VMAs.
673  */
674 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
675 {
676         unsigned long address;
677         pte_t *pte;
678         spinlock_t *ptl;
679
680         address = vma_address(page, vma);
681         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
682                 return 0;
683         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
684         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
685                 return 0;
686         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
687
688         return 1;
689 }
690
691 /*
692  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
693  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
694  */
695 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
696                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
697                         unsigned long *vm_flags)
698 {
699         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
700         int referenced = 0;
701
702         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
703                 pmd_t *pmd;
704
705                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
706                 /*
707                  * rmap might return false positives; we must filter
708                  * these out using page_check_address_pmd().
709                  */
710                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
711                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
712                 if (!pmd) {
713                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
714                         goto out;
715                 }
716
717                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
718                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
719                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
720                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
721                         goto out;
722                 }
723
724                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
725                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
726                         referenced++;
727                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
728         } else {
729                 pte_t *pte;
730                 spinlock_t *ptl;
731
732                 /*
733                  * rmap might return false positives; we must filter
734                  * these out using page_check_address().
735                  */
736                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
737                 if (!pte)
738                         goto out;
739
740                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
741                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
742                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
743                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
744                         goto out;
745                 }
746
747                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
748                         /*
749                          * Don't treat a reference through a sequentially read
750                          * mapping as such.  If the page has been used in
751                          * another mapping, we will catch it; if this other
752                          * mapping is already gone, the unmap path will have
753                          * set PG_referenced or activated the page.
754                          */
755                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
756                                 referenced++;
757                 }
758                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
759         }
760
761         /* Pretend the page is referenced if the task has the
762            swap token and is in the middle of a page fault. */
763         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
764                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
765                 referenced++;
766
767         (*mapcount)--;
768
769         if (referenced)
770                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
771 out:
772         return referenced;
773 }
774
775 static int page_referenced_anon(struct page *page,
776                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
777                                 unsigned long *vm_flags)
778 {
779         unsigned int mapcount;
780         struct anon_vma *anon_vma;
781         struct anon_vma_chain *avc;
782         int referenced = 0;
783
784         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
785         if (!anon_vma)
786                 return referenced;
787
788         mapcount = page_mapcount(page);
789         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
790                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
791                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
792                 if (address == -EFAULT)
793                         continue;
794                 /*
795                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
796                  * counting on behalf of references from different
797                  * cgroups
798                  */
799                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
800                         continue;
801                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
802                                                   &mapcount, vm_flags);
803                 if (!mapcount)
804                         break;
805         }
806
807         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
808         return referenced;
809 }
810
811 /**
812  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
813  * @page: the page we're checking references on.
814  * @mem_cont: target memory controller
815  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
816  *
817  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
818  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
819  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
820  * of references it found.
821  *
822  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
823  */
824 static int page_referenced_file(struct page *page,
825                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
826                                 unsigned long *vm_flags)
827 {
828         unsigned int mapcount;
829         struct address_space *mapping = page->mapping;
830         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
831         struct vm_area_struct *vma;
832         struct prio_tree_iter iter;
833         int referenced = 0;
834
835         /*
836          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
837          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
838          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
839          */
840         BUG_ON(PageAnon(page));
841
842         /*
843          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
844          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
845          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
846          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
847          */
848         BUG_ON(!PageLocked(page));
849
850         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
851
852         /*
853          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
854          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
855          */
856         mapcount = page_mapcount(page);
857
858         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
859                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
860                 if (address == -EFAULT)
861                         continue;
862                 /*
863                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
864                  * counting on behalf of references from different
865                  * cgroups
866                  */
867                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
868                         continue;
869                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
870                                                   &mapcount, vm_flags);
871                 if (!mapcount)
872                         break;
873         }
874
875         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
876         return referenced;
877 }
878
879 /**
880  * page_referenced - test if the page was referenced
881  * @page: the page to test
882  * @is_locked: caller holds lock on the page
883  * @mem_cont: target memory controller
884  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
885  *
886  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
887  * returns the number of ptes which referenced the page.
888  */
889 int page_referenced(struct page *page,
890                     int is_locked,
891                     struct mem_cgroup *mem_cont,
892                     unsigned long *vm_flags)
893 {
894         int referenced = 0;
895         int we_locked = 0;
896
897         *vm_flags = 0;
898         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
899                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
900                         we_locked = trylock_page(page);
901                         if (!we_locked) {
902                                 referenced++;
903                                 goto out;
904                         }
905                 }
906                 if (unlikely(PageKsm(page)))
907                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
908                                                                 vm_flags);
909                 else if (PageAnon(page))
910                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
911                                                                 vm_flags);
912                 else if (page->mapping)
913                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
914                                                                 vm_flags);
915                 if (we_locked)
916                         unlock_page(page);
917
918                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
919                         referenced++;
920         }
921 out:
922         return referenced;
923 }
924
925 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
926                             unsigned long address)
927 {
928         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
929         pte_t *pte;
930         spinlock_t *ptl;
931         int ret = 0;
932
933         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
934         if (!pte)
935                 goto out;
936
937         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
938                 pte_t entry;
939
940                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
941                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
942                 entry = pte_wrprotect(entry);
943                 entry = pte_mkclean(entry);
944                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
945                 ret = 1;
946         }
947
948         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
949 out:
950         return ret;
951 }
952
953 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
954 {
955         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
956         struct vm_area_struct *vma;
957         struct prio_tree_iter iter;
958         int ret = 0;
959
960         BUG_ON(PageAnon(page));
961
962         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
963         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
964                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
965                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
966                         if (address == -EFAULT)
967                                 continue;
968                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
969                 }
970         }
971         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
972         return ret;
973 }
974
975 int page_mkclean(struct page *page)
976 {
977         int ret = 0;
978
979         BUG_ON(!PageLocked(page));
980
981         if (page_mapped(page)) {
982                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
983                 if (mapping) {
984                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
985                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
986                                 ret = 1;
987                 }
988         }
989
990         return ret;
991 }
992 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
993
994 /**
995  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
996  * @page:       the page to move to our anon_vma
997  * @vma:        the vma the page belongs to
998  * @address:    the user virtual address mapped
999  *
1000  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1001  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1002  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1003  * processes.
1004  */
1005 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
1006         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1007 {
1008         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1009
1010         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1011         VM_BUG_ON(!anon_vma);
1012         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1013
1014         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1015         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1016 }
1017
1018 /**
1019  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1020  * @page:       Page to add to rmap     
1021  * @vma:        VM area to add page to.
1022  * @address:    User virtual address of the mapping     
1023  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1024  */
1025 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1026         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1027 {
1028         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1029
1030         BUG_ON(!anon_vma);
1031
1032         if (PageAnon(page))
1033                 return;
1034
1035         /*
1036          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1037          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1038          * page mapping!
1039          */
1040         if (!exclusive)
1041                 anon_vma = anon_vma->root;
1042
1043         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1044         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1045         page->index = linear_page_index(vma, address);
1046 }
1047
1048 /**
1049  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1050  * @page:       the page to add the mapping to
1051  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1052  * @address:    the user virtual address mapped
1053  */
1054 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1055         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1056 {
1057 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1058         /*
1059          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1060          * be set up correctly at this point.
1061          *
1062          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1063          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1064          * in which case the page is already known to be setup.
1065          *
1066          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1067          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1068          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1069          */
1070         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1071         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1072 #endif
1073 }
1074
1075 /**
1076  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1077  * @page:       the page to add the mapping to
1078  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1079  * @address:    the user virtual address mapped
1080  *
1081  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1082  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1083  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1084  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1085  */
1086 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1087         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1088 {
1089         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1094  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1095  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1096  */
1097 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1098         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1099 {
1100         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1101         if (first) {
1102                 if (!PageTransHuge(page))
1103                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1104                 else
1105                         __inc_zone_page_state(page,
1106                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1107         }
1108         if (unlikely(PageKsm(page)))
1109                 return;
1110
1111         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1112         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1113         if (first)
1114                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1115         else
1116                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1117 }
1118
1119 /**
1120  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1121  * @page:       the page to add the mapping to
1122  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1123  * @address:    the user virtual address mapped
1124  *
1125  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1126  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1127  * Page does not have to be locked.
1128  */
1129 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1130         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1131 {
1132         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1133         SetPageSwapBacked(page);
1134         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1135         if (!PageTransHuge(page))
1136                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1137         else
1138                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1139         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1140         if (page_evictable(page, vma))
1141                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1142         else
1143                 add_page_to_unevictable_list(page);
1144 }
1145
1146 /**
1147  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1148  * @page: the page to add the mapping to
1149  *
1150  * The caller needs to hold the pte lock.
1151  */
1152 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1153 {
1154         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1155                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1156                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1157         }
1158 }
1159
1160 /**
1161  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1162  * @page: page to remove mapping from
1163  *
1164  * The caller needs to hold the pte lock.
1165  */
1166 void page_remove_rmap(struct page *page)
1167 {
1168         /* page still mapped by someone else? */
1169         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1170                 return;
1171
1172         /*
1173          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1174          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1175          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1176          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1177          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1178          */
1179         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1180             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1181                 set_page_dirty(page);
1182         /*
1183          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1184          * and not charged by memcg for now.
1185          */
1186         if (unlikely(PageHuge(page)))
1187                 return;
1188         if (PageAnon(page)) {
1189                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1190                 if (!PageTransHuge(page))
1191                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1192                 else
1193                         __dec_zone_page_state(page,
1194                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1195         } else {
1196                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1197                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1198         }
1199         /*
1200          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1201          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1202          * which increments mapcount after us but sets mapping
1203          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1204          * and remember that it's only reliable while mapped.
1205          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1206          * faster for those pages still in swapcache.
1207          */
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1212  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1213  */
1214 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1215                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1216 {
1217         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1218         pte_t *pte;
1219         pte_t pteval;
1220         spinlock_t *ptl;
1221         int ret = SWAP_AGAIN;
1222
1223         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1224         if (!pte)
1225                 goto out;
1226
1227         /*
1228          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1229          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1230          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1231          */
1232         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1233                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1234                         goto out_mlock;
1235
1236                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1237                         goto out_unmap;
1238         }
1239         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1240                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1241                         ret = SWAP_FAIL;
1242                         goto out_unmap;
1243                 }
1244         }
1245
1246         /* Nuke the page table entry. */
1247         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1248         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1249
1250         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1251         if (pte_dirty(pteval))
1252                 set_page_dirty(page);
1253
1254         /* Update high watermark before we lower rss */
1255         update_hiwater_rss(mm);
1256
1257         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1258                 if (PageAnon(page))
1259                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1260                 else
1261                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1262                 set_pte_at(mm, address, pte,
1263                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1264         } else if (PageAnon(page)) {
1265                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1266
1267                 if (PageSwapCache(page)) {
1268                         /*
1269                          * Store the swap location in the pte.
1270                          * See handle_pte_fault() ...
1271                          */
1272                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1273                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1274                                 ret = SWAP_FAIL;
1275                                 goto out_unmap;
1276                         }
1277                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1278                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1279                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1280                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1281                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1282                         }
1283                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1284                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1285                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1286                         /*
1287                          * Store the pfn of the page in a special migration
1288                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1289                          * pte is removed and then restart fault handling.
1290                          */
1291                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1292                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1293                 }
1294                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1295                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1296         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1297                 /* Establish migration entry for a file page */
1298                 swp_entry_t entry;
1299                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1300                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1301         } else
1302                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1303
1304         page_remove_rmap(page);
1305         page_cache_release(page);
1306
1307 out_unmap:
1308         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1309 out:
1310         return ret;
1311
1312 out_mlock:
1313         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1314
1315
1316         /*
1317          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1318          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1319          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1320          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1321          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1322          * page is actually mlocked.
1323          */
1324         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1325                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1326                         mlock_vma_page(page);
1327                         ret = SWAP_MLOCK;
1328                 }
1329                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1330         }
1331         return ret;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1336  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1337  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1338  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1339  *
1340  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1341  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1342  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1343  * around the vma's virtual address space.
1344  *
1345  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1346  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1347  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1348  *
1349  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1350  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1351  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1352  *
1353  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1354  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1355  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1356  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1357  */
1358 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1359 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1360
1361 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1362                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1363 {
1364         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1365         pgd_t *pgd;
1366         pud_t *pud;
1367         pmd_t *pmd;
1368         pte_t *pte;
1369         pte_t pteval;
1370         spinlock_t *ptl;
1371         struct page *page;
1372         unsigned long address;
1373         unsigned long end;
1374         int ret = SWAP_AGAIN;
1375         int locked_vma = 0;
1376
1377         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1378         end = address + CLUSTER_SIZE;
1379         if (address < vma->vm_start)
1380                 address = vma->vm_start;
1381         if (end > vma->vm_end)
1382                 end = vma->vm_end;
1383
1384         pgd = pgd_offset(mm, address);
1385         if (!pgd_present(*pgd))
1386                 return ret;
1387
1388         pud = pud_offset(pgd, address);
1389         if (!pud_present(*pud))
1390                 return ret;
1391
1392         pmd = pmd_offset(pud, address);
1393         if (!pmd_present(*pmd))
1394                 return ret;
1395
1396         /*
1397          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1398          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1399          */
1400         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1401                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1402                 if (!locked_vma)
1403                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1404         }
1405
1406         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1407
1408         /* Update high watermark before we lower rss */
1409         update_hiwater_rss(mm);
1410
1411         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1412                 if (!pte_present(*pte))
1413                         continue;
1414                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1415                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1416
1417                 if (locked_vma) {
1418                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1419                         if (page == check_page)
1420                                 ret = SWAP_MLOCK;
1421                         continue;       /* don't unmap */
1422                 }
1423
1424                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1425                         continue;
1426
1427                 /* Nuke the page table entry. */
1428                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1429                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1430
1431                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1432                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1433                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1434
1435                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1436                 if (pte_dirty(pteval))
1437                         set_page_dirty(page);
1438
1439                 page_remove_rmap(page);
1440                 page_cache_release(page);
1441                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1442                 (*mapcount)--;
1443         }
1444         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1445         if (locked_vma)
1446                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1447         return ret;
1448 }
1449
1450 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1451 {
1452         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1453
1454         if (!maybe_stack)
1455                 return false;
1456
1457         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1458                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1459                 return true;
1460
1461         return false;
1462 }
1463
1464 /**
1465  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1466  * rmap method
1467  * @page: the page to unmap/unlock
1468  * @flags: action and flags
1469  *
1470  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1471  * contained in the anon_vma struct it points to.
1472  *
1473  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1474  * anonymous pages.
1475  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1476  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1477  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1478  * 'LOCKED.
1479  */
1480 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1481 {
1482         struct anon_vma *anon_vma;
1483         struct anon_vma_chain *avc;
1484         int ret = SWAP_AGAIN;
1485
1486         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1487         if (!anon_vma)
1488                 return ret;
1489
1490         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1491                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1492                 unsigned long address;
1493
1494                 /*
1495                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1496                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1497                  * page tables leading to a race where migration cannot
1498                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1499                  * locking requirements of exec(), migration skips
1500                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1501                  */
1502                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1503                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1504                         continue;
1505
1506                 address = vma_address(page, vma);
1507                 if (address == -EFAULT)
1508                         continue;
1509                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1510                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1511                         break;
1512         }
1513
1514         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1515         return ret;
1516 }
1517
1518 /**
1519  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1520  * @page: the page to unmap/unlock
1521  * @flags: action and flags
1522  *
1523  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1524  * contained in the address_space struct it points to.
1525  *
1526  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1527  * object-based pages.
1528  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1529  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1530  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1531  * 'LOCKED.
1532  */
1533 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1534 {
1535         struct address_space *mapping = page->mapping;
1536         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1537         struct vm_area_struct *vma;
1538         struct prio_tree_iter iter;
1539         int ret = SWAP_AGAIN;
1540         unsigned long cursor;
1541         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1542         unsigned long max_nl_size = 0;
1543         unsigned int mapcount;
1544
1545         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1546         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1547                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1548                 if (address == -EFAULT)
1549                         continue;
1550                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1551                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1552                         goto out;
1553         }
1554
1555         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1556                 goto out;
1557
1558         /*
1559          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1560          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1561          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1562          */
1563         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1564                 goto out;
1565
1566         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1567                                                 shared.vm_set.list) {
1568                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1569                 if (cursor > max_nl_cursor)
1570                         max_nl_cursor = cursor;
1571                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1572                 if (cursor > max_nl_size)
1573                         max_nl_size = cursor;
1574         }
1575
1576         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1577                 ret = SWAP_FAIL;
1578                 goto out;
1579         }
1580
1581         /*
1582          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1583          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1584          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1585          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1586          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1587          */
1588         mapcount = page_mapcount(page);
1589         if (!mapcount)
1590                 goto out;
1591         cond_resched();
1592
1593         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1594         if (max_nl_cursor == 0)
1595                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1596
1597         do {
1598                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1599                                                 shared.vm_set.list) {
1600                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1601                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1602                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1603                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1604                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1605                                         ret = SWAP_MLOCK;
1606                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1607                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1608                                 if ((int)mapcount <= 0)
1609                                         goto out;
1610                         }
1611                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1612                 }
1613                 cond_resched();
1614                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1615         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1616
1617         /*
1618          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1619          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1620          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1621          */
1622         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1623                 vma->vm_private_data = NULL;
1624 out:
1625         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1626         return ret;
1627 }
1628
1629 /**
1630  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1631  * @page: the page to get unmapped
1632  * @flags: action and flags
1633  *
1634  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1635  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1636  * Return values are:
1637  *
1638  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1639  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1640  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1641  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1642  */
1643 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1644 {
1645         int ret;
1646
1647         BUG_ON(!PageLocked(page));
1648         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1649
1650         if (unlikely(PageKsm(page)))
1651                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1652         else if (PageAnon(page))
1653                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1654         else
1655                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1656         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1657                 ret = SWAP_SUCCESS;
1658         return ret;
1659 }
1660
1661 /**
1662  * try_to_munlock - try to munlock a page
1663  * @page: the page to be munlocked
1664  *
1665  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1666  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1667  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1668  *
1669  * Return values are:
1670  *
1671  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1672  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1673  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1674  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1675  */
1676 int try_to_munlock(struct page *page)
1677 {
1678         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1679
1680         if (unlikely(PageKsm(page)))
1681                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1682         else if (PageAnon(page))
1683                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1684         else
1685                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1686 }
1687
1688 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1689 {
1690         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1691
1692         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1693                 anon_vma_free(root);
1694
1695         anon_vma_free(anon_vma);
1696 }
1697
1698 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1699 /*
1700  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1701  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1702  */
1703 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1704                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1705 {
1706         struct anon_vma *anon_vma;
1707         struct anon_vma_chain *avc;
1708         int ret = SWAP_AGAIN;
1709
1710         /*
1711          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1712          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1713          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1714          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1715          */
1716         anon_vma = page_anon_vma(page);
1717         if (!anon_vma)
1718                 return ret;
1719         anon_vma_lock(anon_vma);
1720         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1721                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1722                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1723                 if (address == -EFAULT)
1724                         continue;
1725                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1726                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1727                         break;
1728         }
1729         anon_vma_unlock(anon_vma);
1730         return ret;
1731 }
1732
1733 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1734                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1735 {
1736         struct address_space *mapping = page->mapping;
1737         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1738         struct vm_area_struct *vma;
1739         struct prio_tree_iter iter;
1740         int ret = SWAP_AGAIN;
1741
1742         if (!mapping)
1743                 return ret;
1744         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1745         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1746                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1747                 if (address == -EFAULT)
1748                         continue;
1749                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1750                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1751                         break;
1752         }
1753         /*
1754          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1755          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1756          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1757          */
1758         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1759         return ret;
1760 }
1761
1762 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1763                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1764 {
1765         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1766
1767         if (unlikely(PageKsm(page)))
1768                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1769         else if (PageAnon(page))
1770                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1771         else
1772                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1773 }
1774 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1775
1776 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1777 /*
1778  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1779  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1780  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1781  */
1782 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1783         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1784 {
1785         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1786
1787         BUG_ON(!anon_vma);
1788
1789         if (PageAnon(page))
1790                 return;
1791         if (!exclusive)
1792                 anon_vma = anon_vma->root;
1793
1794         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1795         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1796         page->index = linear_page_index(vma, address);
1797 }
1798
1799 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1800                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1801 {
1802         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1803         int first;
1804
1805         BUG_ON(!PageLocked(page));
1806         BUG_ON(!anon_vma);
1807         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1808         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1809         if (first)
1810                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1811 }
1812
1813 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1814                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1815 {
1816         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1817         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1818         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1819 }
1820 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */