memcg: mm_match_cgroup not vm_match_cgroup
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_lock
28  *         anon_vma->lock
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within inode_lock in __sync_single_inode)
39  */
40
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/pagemap.h>
43 #include <linux/swap.h>
44 #include <linux/swapops.h>
45 #include <linux/slab.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/rmap.h>
48 #include <linux/rcupdate.h>
49 #include <linux/module.h>
50 #include <linux/kallsyms.h>
51 #include <linux/memcontrol.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54
55 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
56
57 /* This must be called under the mmap_sem. */
58 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
59 {
60         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
61
62         might_sleep();
63         if (unlikely(!anon_vma)) {
64                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
65                 struct anon_vma *allocated, *locked;
66
67                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
68                 if (anon_vma) {
69                         allocated = NULL;
70                         locked = anon_vma;
71                         spin_lock(&locked->lock);
72                 } else {
73                         anon_vma = anon_vma_alloc();
74                         if (unlikely(!anon_vma))
75                                 return -ENOMEM;
76                         allocated = anon_vma;
77                         locked = NULL;
78                 }
79
80                 /* page_table_lock to protect against threads */
81                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
82                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
83                         vma->anon_vma = anon_vma;
84                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
85                         allocated = NULL;
86                 }
87                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
88
89                 if (locked)
90                         spin_unlock(&locked->lock);
91                 if (unlikely(allocated))
92                         anon_vma_free(allocated);
93         }
94         return 0;
95 }
96
97 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
98 {
99         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
100         list_del(&next->anon_vma_node);
101 }
102
103 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
104 {
105         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
106
107         if (anon_vma)
108                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
109 }
110
111 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
112 {
113         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
114
115         if (anon_vma) {
116                 spin_lock(&anon_vma->lock);
117                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
118                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
119         }
120 }
121
122 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
123 {
124         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
125         int empty;
126
127         if (!anon_vma)
128                 return;
129
130         spin_lock(&anon_vma->lock);
131         list_del(&vma->anon_vma_node);
132
133         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
134         empty = list_empty(&anon_vma->head);
135         spin_unlock(&anon_vma->lock);
136
137         if (empty)
138                 anon_vma_free(anon_vma);
139 }
140
141 static void anon_vma_ctor(struct kmem_cache *cachep, void *data)
142 {
143         struct anon_vma *anon_vma = data;
144
145         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
146         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
147 }
148
149 void __init anon_vma_init(void)
150 {
151         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
152                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
153 }
154
155 /*
156  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
157  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
158  */
159 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
160 {
161         struct anon_vma *anon_vma;
162         unsigned long anon_mapping;
163
164         rcu_read_lock();
165         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
166         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
167                 goto out;
168         if (!page_mapped(page))
169                 goto out;
170
171         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
172         spin_lock(&anon_vma->lock);
173         return anon_vma;
174 out:
175         rcu_read_unlock();
176         return NULL;
177 }
178
179 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
180 {
181         spin_unlock(&anon_vma->lock);
182         rcu_read_unlock();
183 }
184
185 /*
186  * At what user virtual address is page expected in @vma?
187  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
188  * within the range mapped the @vma.
189  */
190 static inline unsigned long
191 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
192 {
193         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
194         unsigned long address;
195
196         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
197         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
198                 /* page should be within @vma mapping range */
199                 return -EFAULT;
200         }
201         return address;
202 }
203
204 /*
205  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
206  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
207  */
208 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
209 {
210         if (PageAnon(page)) {
211                 if ((void *)vma->anon_vma !=
212                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
213                         return -EFAULT;
214         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
215                 if (!vma->vm_file ||
216                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
217                         return -EFAULT;
218         } else
219                 return -EFAULT;
220         return vma_address(page, vma);
221 }
222
223 /*
224  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
225  *
226  * On success returns with pte mapped and locked.
227  */
228 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
229                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
230 {
231         pgd_t *pgd;
232         pud_t *pud;
233         pmd_t *pmd;
234         pte_t *pte;
235         spinlock_t *ptl;
236
237         pgd = pgd_offset(mm, address);
238         if (!pgd_present(*pgd))
239                 return NULL;
240
241         pud = pud_offset(pgd, address);
242         if (!pud_present(*pud))
243                 return NULL;
244
245         pmd = pmd_offset(pud, address);
246         if (!pmd_present(*pmd))
247                 return NULL;
248
249         pte = pte_offset_map(pmd, address);
250         /* Make a quick check before getting the lock */
251         if (!pte_present(*pte)) {
252                 pte_unmap(pte);
253                 return NULL;
254         }
255
256         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
257         spin_lock(ptl);
258         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
259                 *ptlp = ptl;
260                 return pte;
261         }
262         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
263         return NULL;
264 }
265
266 /*
267  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
268  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
269  */
270 static int page_referenced_one(struct page *page,
271         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
272 {
273         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
274         unsigned long address;
275         pte_t *pte;
276         spinlock_t *ptl;
277         int referenced = 0;
278
279         address = vma_address(page, vma);
280         if (address == -EFAULT)
281                 goto out;
282
283         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
284         if (!pte)
285                 goto out;
286
287         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
288                 referenced++;
289                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
290         } else if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
291                 referenced++;
292
293         /* Pretend the page is referenced if the task has the
294            swap token and is in the middle of a page fault. */
295         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
296                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
297                 referenced++;
298
299         (*mapcount)--;
300         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
301 out:
302         return referenced;
303 }
304
305 static int page_referenced_anon(struct page *page,
306                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
307 {
308         unsigned int mapcount;
309         struct anon_vma *anon_vma;
310         struct vm_area_struct *vma;
311         int referenced = 0;
312
313         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
314         if (!anon_vma)
315                 return referenced;
316
317         mapcount = page_mapcount(page);
318         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
319                 /*
320                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
321                  * counting on behalf of references from different
322                  * cgroups
323                  */
324                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
325                         continue;
326                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
327                 if (!mapcount)
328                         break;
329         }
330
331         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
332         return referenced;
333 }
334
335 /**
336  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
337  * @page: the page we're checking references on.
338  *
339  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
340  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
341  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
342  * of references it found.
343  *
344  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
345  */
346 static int page_referenced_file(struct page *page,
347                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
348 {
349         unsigned int mapcount;
350         struct address_space *mapping = page->mapping;
351         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
352         struct vm_area_struct *vma;
353         struct prio_tree_iter iter;
354         int referenced = 0;
355
356         /*
357          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
358          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
359          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
360          */
361         BUG_ON(PageAnon(page));
362
363         /*
364          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
365          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
366          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
367          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
368          */
369         BUG_ON(!PageLocked(page));
370
371         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
372
373         /*
374          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
375          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
376          */
377         mapcount = page_mapcount(page);
378
379         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
380                 /*
381                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
382                  * counting on behalf of references from different
383                  * cgroups
384                  */
385                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
386                         continue;
387                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
388                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
389                         referenced++;
390                         break;
391                 }
392                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
393                 if (!mapcount)
394                         break;
395         }
396
397         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
398         return referenced;
399 }
400
401 /**
402  * page_referenced - test if the page was referenced
403  * @page: the page to test
404  * @is_locked: caller holds lock on the page
405  *
406  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
407  * returns the number of ptes which referenced the page.
408  */
409 int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
410                         struct mem_cgroup *mem_cont)
411 {
412         int referenced = 0;
413
414         if (page_test_and_clear_young(page))
415                 referenced++;
416
417         if (TestClearPageReferenced(page))
418                 referenced++;
419
420         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
421                 if (PageAnon(page))
422                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont);
423                 else if (is_locked)
424                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont);
425                 else if (TestSetPageLocked(page))
426                         referenced++;
427                 else {
428                         if (page->mapping)
429                                 referenced +=
430                                         page_referenced_file(page, mem_cont);
431                         unlock_page(page);
432                 }
433         }
434         return referenced;
435 }
436
437 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
438 {
439         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
440         unsigned long address;
441         pte_t *pte;
442         spinlock_t *ptl;
443         int ret = 0;
444
445         address = vma_address(page, vma);
446         if (address == -EFAULT)
447                 goto out;
448
449         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
450         if (!pte)
451                 goto out;
452
453         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
454                 pte_t entry;
455
456                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
457                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
458                 entry = pte_wrprotect(entry);
459                 entry = pte_mkclean(entry);
460                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
461                 ret = 1;
462         }
463
464         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
465 out:
466         return ret;
467 }
468
469 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
470 {
471         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
472         struct vm_area_struct *vma;
473         struct prio_tree_iter iter;
474         int ret = 0;
475
476         BUG_ON(PageAnon(page));
477
478         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
479         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
480                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
481                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
482         }
483         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
484         return ret;
485 }
486
487 int page_mkclean(struct page *page)
488 {
489         int ret = 0;
490
491         BUG_ON(!PageLocked(page));
492
493         if (page_mapped(page)) {
494                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
495                 if (mapping) {
496                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
497                         if (page_test_dirty(page)) {
498                                 page_clear_dirty(page);
499                                 ret = 1;
500                         }
501                 }
502         }
503
504         return ret;
505 }
506 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
507
508 /**
509  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
510  * @page:       the page to add the mapping to
511  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
512  * @address:    the user virtual address mapped
513  */
514 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
515         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
516 {
517         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
518
519         BUG_ON(!anon_vma);
520         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
521         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
522
523         page->index = linear_page_index(vma, address);
524
525         /*
526          * nr_mapped state can be updated without turning off
527          * interrupts because it is not modified via interrupt.
528          */
529         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
530 }
531
532 /**
533  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
534  * @page:       the page to add the mapping to
535  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
536  * @address:    the user virtual address mapped
537  */
538 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
539         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
540 {
541 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
542         /*
543          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
544          * be set up correctly at this point.
545          *
546          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
547          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
548          * in which case the page is already known to be setup.
549          *
550          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
551          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
552          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
553          */
554         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
555         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
556         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
557         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
558 #endif
559 }
560
561 /**
562  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
563  * @page:       the page to add the mapping to
564  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
565  * @address:    the user virtual address mapped
566  *
567  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
568  */
569 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
570         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
571 {
572         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
573         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
574         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
575                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
576         else {
577                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
578                 /*
579                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
580                  * This takes care of balancing the reference counts
581                  */
582                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
583         }
584 }
585
586 /*
587  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
588  * @page:       the page to add the mapping to
589  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
590  * @address:    the user virtual address mapped
591  *
592  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
593  * This means the inc-and-test can be bypassed.
594  * Page does not have to be locked.
595  */
596 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
597         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
598 {
599         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
600         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
601         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
602 }
603
604 /**
605  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
606  * @page: the page to add the mapping to
607  *
608  * The caller needs to hold the pte lock.
609  */
610 void page_add_file_rmap(struct page *page)
611 {
612         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
613                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
614         else
615                 /*
616                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
617                  * This takes care of balancing the reference counts
618                  */
619                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
620 }
621
622 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
623 /**
624  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
625  * @page:       the page to add the mapping to
626  *
627  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
628  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
629  * quicker.
630  *
631  * The caller needs to hold the pte lock.
632  */
633 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
634 {
635         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
636         if (PageAnon(page))
637                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
638         atomic_inc(&page->_mapcount);
639 }
640 #endif
641
642 /**
643  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
644  * @page: page to remove mapping from
645  *
646  * The caller needs to hold the pte lock.
647  */
648 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
649 {
650         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
651                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
652                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
653                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
654                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
655                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
656                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
657                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
658                         if (vma->vm_ops) {
659                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
660                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
661                         }
662                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
663                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
664                         BUG();
665                 }
666
667                 /*
668                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
669                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
670                  * which increments mapcount after us but sets mapping
671                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
672                  * and remember that it's only reliable while mapped.
673                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
674                  * faster for those pages still in swapcache.
675                  */
676                 if (page_test_dirty(page)) {
677                         page_clear_dirty(page);
678                         set_page_dirty(page);
679                 }
680                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
681
682                 __dec_zone_page_state(page,
683                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
684         }
685 }
686
687 /*
688  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
689  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
690  */
691 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
692                                 int migration)
693 {
694         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
695         unsigned long address;
696         pte_t *pte;
697         pte_t pteval;
698         spinlock_t *ptl;
699         int ret = SWAP_AGAIN;
700
701         address = vma_address(page, vma);
702         if (address == -EFAULT)
703                 goto out;
704
705         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
706         if (!pte)
707                 goto out;
708
709         /*
710          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
711          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
712          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
713          */
714         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
715                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
716                 ret = SWAP_FAIL;
717                 goto out_unmap;
718         }
719
720         /* Nuke the page table entry. */
721         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
722         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
723
724         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
725         if (pte_dirty(pteval))
726                 set_page_dirty(page);
727
728         /* Update high watermark before we lower rss */
729         update_hiwater_rss(mm);
730
731         if (PageAnon(page)) {
732                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
733
734                 if (PageSwapCache(page)) {
735                         /*
736                          * Store the swap location in the pte.
737                          * See handle_pte_fault() ...
738                          */
739                         swap_duplicate(entry);
740                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
741                                 spin_lock(&mmlist_lock);
742                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
743                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
744                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
745                         }
746                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
747 #ifdef CONFIG_MIGRATION
748                 } else {
749                         /*
750                          * Store the pfn of the page in a special migration
751                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
752                          * pte is removed and then restart fault handling.
753                          */
754                         BUG_ON(!migration);
755                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
756 #endif
757                 }
758                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
759                 BUG_ON(pte_file(*pte));
760         } else
761 #ifdef CONFIG_MIGRATION
762         if (migration) {
763                 /* Establish migration entry for a file page */
764                 swp_entry_t entry;
765                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
766                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
767         } else
768 #endif
769                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
770
771
772         page_remove_rmap(page, vma);
773         page_cache_release(page);
774
775 out_unmap:
776         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
777 out:
778         return ret;
779 }
780
781 /*
782  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
783  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
784  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
785  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
786  *
787  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
788  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
789  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
790  * around the vma's virtual address space.
791  *
792  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
793  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
794  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
795  *
796  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
797  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
798  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
799  */
800 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
801 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
802
803 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
804         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
805 {
806         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
807         pgd_t *pgd;
808         pud_t *pud;
809         pmd_t *pmd;
810         pte_t *pte;
811         pte_t pteval;
812         spinlock_t *ptl;
813         struct page *page;
814         unsigned long address;
815         unsigned long end;
816
817         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
818         end = address + CLUSTER_SIZE;
819         if (address < vma->vm_start)
820                 address = vma->vm_start;
821         if (end > vma->vm_end)
822                 end = vma->vm_end;
823
824         pgd = pgd_offset(mm, address);
825         if (!pgd_present(*pgd))
826                 return;
827
828         pud = pud_offset(pgd, address);
829         if (!pud_present(*pud))
830                 return;
831
832         pmd = pmd_offset(pud, address);
833         if (!pmd_present(*pmd))
834                 return;
835
836         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
837
838         /* Update high watermark before we lower rss */
839         update_hiwater_rss(mm);
840
841         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
842                 if (!pte_present(*pte))
843                         continue;
844                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
845                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
846
847                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
848                         continue;
849
850                 /* Nuke the page table entry. */
851                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
852                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
853
854                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
855                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
856                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
857
858                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
859                 if (pte_dirty(pteval))
860                         set_page_dirty(page);
861
862                 page_remove_rmap(page, vma);
863                 page_cache_release(page);
864                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
865                 (*mapcount)--;
866         }
867         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
868 }
869
870 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
871 {
872         struct anon_vma *anon_vma;
873         struct vm_area_struct *vma;
874         int ret = SWAP_AGAIN;
875
876         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
877         if (!anon_vma)
878                 return ret;
879
880         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
881                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
882                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
883                         break;
884         }
885
886         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
887         return ret;
888 }
889
890 /**
891  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
892  * @page: the page to unmap
893  *
894  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
895  * contained in the address_space struct it points to.
896  *
897  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
898  */
899 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
900 {
901         struct address_space *mapping = page->mapping;
902         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
903         struct vm_area_struct *vma;
904         struct prio_tree_iter iter;
905         int ret = SWAP_AGAIN;
906         unsigned long cursor;
907         unsigned long max_nl_cursor = 0;
908         unsigned long max_nl_size = 0;
909         unsigned int mapcount;
910
911         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
912         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
913                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
914                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
915                         goto out;
916         }
917
918         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
919                 goto out;
920
921         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
922                                                 shared.vm_set.list) {
923                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
924                         continue;
925                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
926                 if (cursor > max_nl_cursor)
927                         max_nl_cursor = cursor;
928                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
929                 if (cursor > max_nl_size)
930                         max_nl_size = cursor;
931         }
932
933         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
934                 ret = SWAP_FAIL;
935                 goto out;
936         }
937
938         /*
939          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
940          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
941          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
942          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
943          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
944          */
945         mapcount = page_mapcount(page);
946         if (!mapcount)
947                 goto out;
948         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
949
950         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
951         if (max_nl_cursor == 0)
952                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
953
954         do {
955                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
956                                                 shared.vm_set.list) {
957                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
958                                 continue;
959                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
960                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
961                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
962                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
963                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
964                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
965                                 if ((int)mapcount <= 0)
966                                         goto out;
967                         }
968                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
969                 }
970                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
971                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
972         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
973
974         /*
975          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
976          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
977          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
978          */
979         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
980                 vma->vm_private_data = NULL;
981 out:
982         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
983         return ret;
984 }
985
986 /**
987  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
988  * @page: the page to get unmapped
989  *
990  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
991  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
992  * Return values are:
993  *
994  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
995  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
996  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
997  */
998 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
999 {
1000         int ret;
1001
1002         BUG_ON(!PageLocked(page));
1003
1004         if (PageAnon(page))
1005                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
1006         else
1007                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
1008
1009         if (!page_mapped(page))
1010                 ret = SWAP_SUCCESS;
1011         return ret;
1012 }
1013