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