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