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