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