mm: avoid repeated anon_vma lock/unlock sequences in unlink_anon_vmas()
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_mutex
28  *         anon_vma->mutex
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *               inode_wb_list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
37  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
38  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
39  *                           within inode_wb_list_lock in __sync_single_inode)
40  *
41  * (code doesn't rely on that order so it could be switched around)
42  * ->tasklist_lock
43  *   anon_vma->mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *     pte map lock
45  */
46
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/pagemap.h>
49 #include <linux/swap.h>
50 #include <linux/swapops.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/ksm.h>
54 #include <linux/rmap.h>
55 #include <linux/rcupdate.h>
56 #include <linux/module.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/mmu_notifier.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63
64 #include "internal.h"
65
66 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
67 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
68
69 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
70 {
71         struct anon_vma *anon_vma;
72
73         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
74         if (anon_vma) {
75                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
76                 /*
77                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
78                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
79                  */
80                 anon_vma->root = anon_vma;
81         }
82
83         return anon_vma;
84 }
85
86 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
87 {
88         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
89
90         /*
91          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
92          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
93          * freed.
94          *
95          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
96          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
97          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
98          *
99          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
100          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
101          *   LOCK                                 MB
102          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
103          *
104          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
105          * happen _before_ what follows.
106          */
107         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
108                 anon_vma_lock(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(void)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, GFP_KERNEL);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 /**
126  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
127  * @vma: the memory region in question
128  *
129  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
130  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
131  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
132  *
133  * The common case will be that we already have one, but if
134  * not we either need to find an adjacent mapping that we
135  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
136  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
137  * allocate a new one.
138  *
139  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
140  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
141  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
142  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
143  * anon_vma isn't actually destroyed).
144  *
145  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
146  * for the new allocation. At the same time, we do not want
147  * to do any locking for the common case of already having
148  * an anon_vma.
149  *
150  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
151  */
152 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
153 {
154         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
155         struct anon_vma_chain *avc;
156
157         might_sleep();
158         if (unlikely(!anon_vma)) {
159                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
160                 struct anon_vma *allocated;
161
162                 avc = anon_vma_chain_alloc();
163                 if (!avc)
164                         goto out_enomem;
165
166                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
167                 allocated = NULL;
168                 if (!anon_vma) {
169                         anon_vma = anon_vma_alloc();
170                         if (unlikely(!anon_vma))
171                                 goto out_enomem_free_avc;
172                         allocated = anon_vma;
173                 }
174
175                 anon_vma_lock(anon_vma);
176                 /* page_table_lock to protect against threads */
177                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
178                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
179                         vma->anon_vma = anon_vma;
180                         avc->anon_vma = anon_vma;
181                         avc->vma = vma;
182                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
183                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
184                         allocated = NULL;
185                         avc = NULL;
186                 }
187                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
188                 anon_vma_unlock(anon_vma);
189
190                 if (unlikely(allocated))
191                         put_anon_vma(allocated);
192                 if (unlikely(avc))
193                         anon_vma_chain_free(avc);
194         }
195         return 0;
196
197  out_enomem_free_avc:
198         anon_vma_chain_free(avc);
199  out_enomem:
200         return -ENOMEM;
201 }
202
203 /*
204  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
205  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
206  * have the same vma.
207  *
208  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
209  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
210  */
211 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
212 {
213         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
214         if (new_root != root) {
215                 if (WARN_ON_ONCE(root))
216                         mutex_unlock(&root->mutex);
217                 root = new_root;
218                 mutex_lock(&root->mutex);
219         }
220         return root;
221 }
222
223 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
224 {
225         if (root)
226                 mutex_unlock(&root->mutex);
227 }
228
229 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
230                                 struct anon_vma_chain *avc,
231                                 struct anon_vma *anon_vma)
232 {
233         avc->vma = vma;
234         avc->anon_vma = anon_vma;
235         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
236
237         /*
238          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
239          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
240          */
241         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
242 }
243
244 /*
245  * Attach the anon_vmas from src to dst.
246  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
247  */
248 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
249 {
250         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
251         struct anon_vma *root = NULL;
252
253         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
254                 struct anon_vma *anon_vma;
255
256                 avc = anon_vma_chain_alloc();
257                 if (!avc)
258                         goto enomem_failure;
259                 anon_vma = pavc->anon_vma;
260                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
261                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
262         }
263         unlock_anon_vma_root(root);
264         return 0;
265
266  enomem_failure:
267         unlock_anon_vma_root(root);
268         unlink_anon_vmas(dst);
269         return -ENOMEM;
270 }
271
272 /*
273  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
274  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
275  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
276  */
277 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
278 {
279         struct anon_vma_chain *avc;
280         struct anon_vma *anon_vma;
281
282         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
283         if (!pvma->anon_vma)
284                 return 0;
285
286         /*
287          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
288          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
289          */
290         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
291                 return -ENOMEM;
292
293         /* Then add our own anon_vma. */
294         anon_vma = anon_vma_alloc();
295         if (!anon_vma)
296                 goto out_error;
297         avc = anon_vma_chain_alloc();
298         if (!avc)
299                 goto out_error_free_anon_vma;
300
301         /*
302          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
303          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
304          */
305         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
306         /*
307          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
308          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
309          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
310          */
311         get_anon_vma(anon_vma->root);
312         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
313         vma->anon_vma = anon_vma;
314         anon_vma_lock(anon_vma);
315         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
316         anon_vma_unlock(anon_vma);
317
318         return 0;
319
320  out_error_free_anon_vma:
321         put_anon_vma(anon_vma);
322  out_error:
323         unlink_anon_vmas(vma);
324         return -ENOMEM;
325 }
326
327 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
328 {
329         struct anon_vma_chain *avc, *next;
330         struct anon_vma *root = NULL;
331
332         /*
333          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
334          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
335          */
336         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
337                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
338
339                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
340                 list_del(&avc->same_anon_vma);
341
342                 /*
343                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
344                  * to free them outside the lock.
345                  */
346                 if (list_empty(&anon_vma->head))
347                         continue;
348
349                 list_del(&avc->same_vma);
350                 anon_vma_chain_free(avc);
351         }
352         unlock_anon_vma_root(root);
353
354         /*
355          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
356          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
357          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
358          */
359         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
360                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
361
362                 put_anon_vma(anon_vma);
363
364                 list_del(&avc->same_vma);
365                 anon_vma_chain_free(avc);
366         }
367 }
368
369 static void anon_vma_ctor(void *data)
370 {
371         struct anon_vma *anon_vma = data;
372
373         mutex_init(&anon_vma->mutex);
374         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
375         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
376 }
377
378 void __init anon_vma_init(void)
379 {
380         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
381                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
382         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
383 }
384
385 /*
386  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
387  *
388  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
389  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
390  * have been relevant to this page.
391  *
392  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
393  * returned may already be freed (and even reused).
394  *
395  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
396  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
397  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
398  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
399  *
400  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
401  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
402  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
403  *
404  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
405  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
406  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
407  */
408 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
409 {
410         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
411         unsigned long anon_mapping;
412
413         rcu_read_lock();
414         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
415         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
416                 goto out;
417         if (!page_mapped(page))
418                 goto out;
419
420         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
421         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
422                 anon_vma = NULL;
423                 goto out;
424         }
425
426         /*
427          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
428          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
429          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
430          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
431          * above cannot corrupt).
432          */
433         if (!page_mapped(page)) {
434                 put_anon_vma(anon_vma);
435                 anon_vma = NULL;
436         }
437 out:
438         rcu_read_unlock();
439
440         return anon_vma;
441 }
442
443 /*
444  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
445  *
446  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
447  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
448  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
449  */
450 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
451 {
452         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
453         struct anon_vma *root_anon_vma;
454         unsigned long anon_mapping;
455
456         rcu_read_lock();
457         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
458         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
459                 goto out;
460         if (!page_mapped(page))
461                 goto out;
462
463         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
464         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
465         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
466                 /*
467                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
468                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
469                  * not go away, see anon_vma_free().
470                  */
471                 if (!page_mapped(page)) {
472                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
473                         anon_vma = NULL;
474                 }
475                 goto out;
476         }
477
478         /* trylock failed, we got to sleep */
479         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
480                 anon_vma = NULL;
481                 goto out;
482         }
483
484         if (!page_mapped(page)) {
485                 put_anon_vma(anon_vma);
486                 anon_vma = NULL;
487                 goto out;
488         }
489
490         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
491         rcu_read_unlock();
492         anon_vma_lock(anon_vma);
493
494         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
495                 /*
496                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
497                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
498                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
499                  */
500                 anon_vma_unlock(anon_vma);
501                 __put_anon_vma(anon_vma);
502                 anon_vma = NULL;
503         }
504
505         return anon_vma;
506
507 out:
508         rcu_read_unlock();
509         return anon_vma;
510 }
511
512 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
513 {
514         anon_vma_unlock(anon_vma);
515 }
516
517 /*
518  * At what user virtual address is page expected in @vma?
519  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
520  * within the range mapped the @vma.
521  */
522 inline unsigned long
523 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
524 {
525         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
526         unsigned long address;
527
528         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
529                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
530         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
531         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
532                 /* page should be within @vma mapping range */
533                 return -EFAULT;
534         }
535         return address;
536 }
537
538 /*
539  * At what user virtual address is page expected in vma?
540  * Caller should check the page is actually part of the vma.
541  */
542 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
543 {
544         if (PageAnon(page)) {
545                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
546                 /*
547                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
548                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
549                  */
550                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
551                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
552                         return -EFAULT;
553         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
554                 if (!vma->vm_file ||
555                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
556                         return -EFAULT;
557         } else
558                 return -EFAULT;
559         return vma_address(page, vma);
560 }
561
562 /*
563  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
564  *
565  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
566  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
567  * highly shared pages).
568  *
569  * On success returns with pte mapped and locked.
570  */
571 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
572                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
573 {
574         pgd_t *pgd;
575         pud_t *pud;
576         pmd_t *pmd;
577         pte_t *pte;
578         spinlock_t *ptl;
579
580         if (unlikely(PageHuge(page))) {
581                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
582                 ptl = &mm->page_table_lock;
583                 goto check;
584         }
585
586         pgd = pgd_offset(mm, address);
587         if (!pgd_present(*pgd))
588                 return NULL;
589
590         pud = pud_offset(pgd, address);
591         if (!pud_present(*pud))
592                 return NULL;
593
594         pmd = pmd_offset(pud, address);
595         if (!pmd_present(*pmd))
596                 return NULL;
597         if (pmd_trans_huge(*pmd))
598                 return NULL;
599
600         pte = pte_offset_map(pmd, address);
601         /* Make a quick check before getting the lock */
602         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
603                 pte_unmap(pte);
604                 return NULL;
605         }
606
607         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
608 check:
609         spin_lock(ptl);
610         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
611                 *ptlp = ptl;
612                 return pte;
613         }
614         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
615         return NULL;
616 }
617
618 /**
619  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
620  * @page: the page to test
621  * @vma: the VMA to test
622  *
623  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
624  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
625  * valid for normal file or anonymous VMAs.
626  */
627 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
628 {
629         unsigned long address;
630         pte_t *pte;
631         spinlock_t *ptl;
632
633         address = vma_address(page, vma);
634         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
635                 return 0;
636         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
637         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
638                 return 0;
639         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
640
641         return 1;
642 }
643
644 /*
645  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
646  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
647  */
648 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
649                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
650                         unsigned long *vm_flags)
651 {
652         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
653         int referenced = 0;
654
655         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
656                 pmd_t *pmd;
657
658                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
659                 /*
660                  * rmap might return false positives; we must filter
661                  * these out using page_check_address_pmd().
662                  */
663                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
664                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
665                 if (!pmd) {
666                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
667                         goto out;
668                 }
669
670                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
671                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
672                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
673                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
674                         goto out;
675                 }
676
677                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
678                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
679                         referenced++;
680                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
681         } else {
682                 pte_t *pte;
683                 spinlock_t *ptl;
684
685                 /*
686                  * rmap might return false positives; we must filter
687                  * these out using page_check_address().
688                  */
689                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
690                 if (!pte)
691                         goto out;
692
693                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
694                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
695                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
696                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
697                         goto out;
698                 }
699
700                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
701                         /*
702                          * Don't treat a reference through a sequentially read
703                          * mapping as such.  If the page has been used in
704                          * another mapping, we will catch it; if this other
705                          * mapping is already gone, the unmap path will have
706                          * set PG_referenced or activated the page.
707                          */
708                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
709                                 referenced++;
710                 }
711                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
712         }
713
714         /* Pretend the page is referenced if the task has the
715            swap token and is in the middle of a page fault. */
716         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
717                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
718                 referenced++;
719
720         (*mapcount)--;
721
722         if (referenced)
723                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
724 out:
725         return referenced;
726 }
727
728 static int page_referenced_anon(struct page *page,
729                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
730                                 unsigned long *vm_flags)
731 {
732         unsigned int mapcount;
733         struct anon_vma *anon_vma;
734         struct anon_vma_chain *avc;
735         int referenced = 0;
736
737         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
738         if (!anon_vma)
739                 return referenced;
740
741         mapcount = page_mapcount(page);
742         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
743                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
744                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
745                 if (address == -EFAULT)
746                         continue;
747                 /*
748                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
749                  * counting on behalf of references from different
750                  * cgroups
751                  */
752                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
753                         continue;
754                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
755                                                   &mapcount, vm_flags);
756                 if (!mapcount)
757                         break;
758         }
759
760         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
761         return referenced;
762 }
763
764 /**
765  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
766  * @page: the page we're checking references on.
767  * @mem_cont: target memory controller
768  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
769  *
770  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
771  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
772  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
773  * of references it found.
774  *
775  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
776  */
777 static int page_referenced_file(struct page *page,
778                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
779                                 unsigned long *vm_flags)
780 {
781         unsigned int mapcount;
782         struct address_space *mapping = page->mapping;
783         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
784         struct vm_area_struct *vma;
785         struct prio_tree_iter iter;
786         int referenced = 0;
787
788         /*
789          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
790          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
791          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
792          */
793         BUG_ON(PageAnon(page));
794
795         /*
796          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
797          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
798          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
799          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
800          */
801         BUG_ON(!PageLocked(page));
802
803         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
804
805         /*
806          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
807          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
808          */
809         mapcount = page_mapcount(page);
810
811         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
812                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
813                 if (address == -EFAULT)
814                         continue;
815                 /*
816                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
817                  * counting on behalf of references from different
818                  * cgroups
819                  */
820                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
821                         continue;
822                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
823                                                   &mapcount, vm_flags);
824                 if (!mapcount)
825                         break;
826         }
827
828         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
829         return referenced;
830 }
831
832 /**
833  * page_referenced - test if the page was referenced
834  * @page: the page to test
835  * @is_locked: caller holds lock on the page
836  * @mem_cont: target memory controller
837  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
838  *
839  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
840  * returns the number of ptes which referenced the page.
841  */
842 int page_referenced(struct page *page,
843                     int is_locked,
844                     struct mem_cgroup *mem_cont,
845                     unsigned long *vm_flags)
846 {
847         int referenced = 0;
848         int we_locked = 0;
849
850         *vm_flags = 0;
851         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
852                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
853                         we_locked = trylock_page(page);
854                         if (!we_locked) {
855                                 referenced++;
856                                 goto out;
857                         }
858                 }
859                 if (unlikely(PageKsm(page)))
860                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
861                                                                 vm_flags);
862                 else if (PageAnon(page))
863                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
864                                                                 vm_flags);
865                 else if (page->mapping)
866                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
867                                                                 vm_flags);
868                 if (we_locked)
869                         unlock_page(page);
870         }
871 out:
872         if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
873                 referenced++;
874
875         return referenced;
876 }
877
878 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
879                             unsigned long address)
880 {
881         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
882         pte_t *pte;
883         spinlock_t *ptl;
884         int ret = 0;
885
886         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
887         if (!pte)
888                 goto out;
889
890         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
891                 pte_t entry;
892
893                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
894                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
895                 entry = pte_wrprotect(entry);
896                 entry = pte_mkclean(entry);
897                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
898                 ret = 1;
899         }
900
901         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
902 out:
903         return ret;
904 }
905
906 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
907 {
908         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
909         struct vm_area_struct *vma;
910         struct prio_tree_iter iter;
911         int ret = 0;
912
913         BUG_ON(PageAnon(page));
914
915         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
916         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
917                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
918                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
919                         if (address == -EFAULT)
920                                 continue;
921                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
922                 }
923         }
924         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
925         return ret;
926 }
927
928 int page_mkclean(struct page *page)
929 {
930         int ret = 0;
931
932         BUG_ON(!PageLocked(page));
933
934         if (page_mapped(page)) {
935                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
936                 if (mapping) {
937                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
938                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
939                                 ret = 1;
940                 }
941         }
942
943         return ret;
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
946
947 /**
948  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
949  * @page:       the page to move to our anon_vma
950  * @vma:        the vma the page belongs to
951  * @address:    the user virtual address mapped
952  *
953  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
954  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
955  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
956  * processes.
957  */
958 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
959         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
960 {
961         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
962
963         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
964         VM_BUG_ON(!anon_vma);
965         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
966
967         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
968         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
969 }
970
971 /**
972  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
973  * @page:       Page to add to rmap     
974  * @vma:        VM area to add page to.
975  * @address:    User virtual address of the mapping     
976  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
977  */
978 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
979         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
980 {
981         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
982
983         BUG_ON(!anon_vma);
984
985         if (PageAnon(page))
986                 return;
987
988         /*
989          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
990          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
991          * page mapping!
992          */
993         if (!exclusive)
994                 anon_vma = anon_vma->root;
995
996         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
997         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
998         page->index = linear_page_index(vma, address);
999 }
1000
1001 /**
1002  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1003  * @page:       the page to add the mapping to
1004  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1005  * @address:    the user virtual address mapped
1006  */
1007 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1008         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1009 {
1010 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1011         /*
1012          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1013          * be set up correctly at this point.
1014          *
1015          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1016          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1017          * in which case the page is already known to be setup.
1018          *
1019          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1020          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1021          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1022          */
1023         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1024         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1025 #endif
1026 }
1027
1028 /**
1029  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1030  * @page:       the page to add the mapping to
1031  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1032  * @address:    the user virtual address mapped
1033  *
1034  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1035  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1036  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1037  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1038  */
1039 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1040         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1041 {
1042         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1047  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1048  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1049  */
1050 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1051         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1052 {
1053         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1054         if (first) {
1055                 if (!PageTransHuge(page))
1056                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1057                 else
1058                         __inc_zone_page_state(page,
1059                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1060         }
1061         if (unlikely(PageKsm(page)))
1062                 return;
1063
1064         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1065         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1066         if (first)
1067                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1068         else
1069                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1070 }
1071
1072 /**
1073  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1074  * @page:       the page to add the mapping to
1075  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1076  * @address:    the user virtual address mapped
1077  *
1078  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1079  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1080  * Page does not have to be locked.
1081  */
1082 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1083         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1084 {
1085         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1086         SetPageSwapBacked(page);
1087         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1088         if (!PageTransHuge(page))
1089                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1090         else
1091                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1092         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1093         if (page_evictable(page, vma))
1094                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1095         else
1096                 add_page_to_unevictable_list(page);
1097 }
1098
1099 /**
1100  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1101  * @page: the page to add the mapping to
1102  *
1103  * The caller needs to hold the pte lock.
1104  */
1105 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1106 {
1107         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1108                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1109                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1110         }
1111 }
1112
1113 /**
1114  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1115  * @page: page to remove mapping from
1116  *
1117  * The caller needs to hold the pte lock.
1118  */
1119 void page_remove_rmap(struct page *page)
1120 {
1121         /* page still mapped by someone else? */
1122         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1123                 return;
1124
1125         /*
1126          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1127          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1128          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1129          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1130          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1131          */
1132         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1133             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1134                 set_page_dirty(page);
1135         /*
1136          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1137          * and not charged by memcg for now.
1138          */
1139         if (unlikely(PageHuge(page)))
1140                 return;
1141         if (PageAnon(page)) {
1142                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1143                 if (!PageTransHuge(page))
1144                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1145                 else
1146                         __dec_zone_page_state(page,
1147                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1148         } else {
1149                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1150                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1151         }
1152         /*
1153          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1154          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1155          * which increments mapcount after us but sets mapping
1156          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1157          * and remember that it's only reliable while mapped.
1158          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1159          * faster for those pages still in swapcache.
1160          */
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1165  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1166  */
1167 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1168                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1169 {
1170         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1171         pte_t *pte;
1172         pte_t pteval;
1173         spinlock_t *ptl;
1174         int ret = SWAP_AGAIN;
1175
1176         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1177         if (!pte)
1178                 goto out;
1179
1180         /*
1181          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1182          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1183          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1184          */
1185         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1186                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1187                         goto out_mlock;
1188
1189                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1190                         goto out_unmap;
1191         }
1192         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1193                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1194                         ret = SWAP_FAIL;
1195                         goto out_unmap;
1196                 }
1197         }
1198
1199         /* Nuke the page table entry. */
1200         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1201         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1202
1203         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1204         if (pte_dirty(pteval))
1205                 set_page_dirty(page);
1206
1207         /* Update high watermark before we lower rss */
1208         update_hiwater_rss(mm);
1209
1210         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1211                 if (PageAnon(page))
1212                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1213                 else
1214                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1215                 set_pte_at(mm, address, pte,
1216                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1217         } else if (PageAnon(page)) {
1218                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1219
1220                 if (PageSwapCache(page)) {
1221                         /*
1222                          * Store the swap location in the pte.
1223                          * See handle_pte_fault() ...
1224                          */
1225                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1226                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1227                                 ret = SWAP_FAIL;
1228                                 goto out_unmap;
1229                         }
1230                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1231                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1232                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1233                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1234                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1235                         }
1236                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1237                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1238                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1239                         /*
1240                          * Store the pfn of the page in a special migration
1241                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1242                          * pte is removed and then restart fault handling.
1243                          */
1244                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1245                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1246                 }
1247                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1248                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1249         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1250                 /* Establish migration entry for a file page */
1251                 swp_entry_t entry;
1252                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1253                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1254         } else
1255                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1256
1257         page_remove_rmap(page);
1258         page_cache_release(page);
1259
1260 out_unmap:
1261         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1262 out:
1263         return ret;
1264
1265 out_mlock:
1266         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1267
1268
1269         /*
1270          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1271          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1272          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1273          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1274          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1275          * page is actually mlocked.
1276          */
1277         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1278                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1279                         mlock_vma_page(page);
1280                         ret = SWAP_MLOCK;
1281                 }
1282                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1283         }
1284         return ret;
1285 }
1286
1287 /*
1288  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1289  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1290  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1291  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1292  *
1293  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1294  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1295  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1296  * around the vma's virtual address space.
1297  *
1298  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1299  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1300  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1301  *
1302  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1303  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1304  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1305  *
1306  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1307  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1308  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1309  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1310  */
1311 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1312 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1313
1314 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1315                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1316 {
1317         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1318         pgd_t *pgd;
1319         pud_t *pud;
1320         pmd_t *pmd;
1321         pte_t *pte;
1322         pte_t pteval;
1323         spinlock_t *ptl;
1324         struct page *page;
1325         unsigned long address;
1326         unsigned long end;
1327         int ret = SWAP_AGAIN;
1328         int locked_vma = 0;
1329
1330         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1331         end = address + CLUSTER_SIZE;
1332         if (address < vma->vm_start)
1333                 address = vma->vm_start;
1334         if (end > vma->vm_end)
1335                 end = vma->vm_end;
1336
1337         pgd = pgd_offset(mm, address);
1338         if (!pgd_present(*pgd))
1339                 return ret;
1340
1341         pud = pud_offset(pgd, address);
1342         if (!pud_present(*pud))
1343                 return ret;
1344
1345         pmd = pmd_offset(pud, address);
1346         if (!pmd_present(*pmd))
1347                 return ret;
1348
1349         /*
1350          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1351          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1352          */
1353         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1354                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1355                 if (!locked_vma)
1356                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1357         }
1358
1359         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1360
1361         /* Update high watermark before we lower rss */
1362         update_hiwater_rss(mm);
1363
1364         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1365                 if (!pte_present(*pte))
1366                         continue;
1367                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1368                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1369
1370                 if (locked_vma) {
1371                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1372                         if (page == check_page)
1373                                 ret = SWAP_MLOCK;
1374                         continue;       /* don't unmap */
1375                 }
1376
1377                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1378                         continue;
1379
1380                 /* Nuke the page table entry. */
1381                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1382                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1383
1384                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1385                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1386                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1387
1388                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1389                 if (pte_dirty(pteval))
1390                         set_page_dirty(page);
1391
1392                 page_remove_rmap(page);
1393                 page_cache_release(page);
1394                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1395                 (*mapcount)--;
1396         }
1397         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1398         if (locked_vma)
1399                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1400         return ret;
1401 }
1402
1403 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1404 {
1405         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1406
1407         if (!maybe_stack)
1408                 return false;
1409
1410         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1411                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1412                 return true;
1413
1414         return false;
1415 }
1416
1417 /**
1418  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1419  * rmap method
1420  * @page: the page to unmap/unlock
1421  * @flags: action and flags
1422  *
1423  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1424  * contained in the anon_vma struct it points to.
1425  *
1426  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1427  * anonymous pages.
1428  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1429  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1430  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1431  * 'LOCKED.
1432  */
1433 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1434 {
1435         struct anon_vma *anon_vma;
1436         struct anon_vma_chain *avc;
1437         int ret = SWAP_AGAIN;
1438
1439         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1440         if (!anon_vma)
1441                 return ret;
1442
1443         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1444                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1445                 unsigned long address;
1446
1447                 /*
1448                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1449                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1450                  * page tables leading to a race where migration cannot
1451                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1452                  * locking requirements of exec(), migration skips
1453                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1454                  */
1455                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1456                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1457                         continue;
1458
1459                 address = vma_address(page, vma);
1460                 if (address == -EFAULT)
1461                         continue;
1462                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1463                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1464                         break;
1465         }
1466
1467         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1468         return ret;
1469 }
1470
1471 /**
1472  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1473  * @page: the page to unmap/unlock
1474  * @flags: action and flags
1475  *
1476  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1477  * contained in the address_space struct it points to.
1478  *
1479  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1480  * object-based pages.
1481  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1482  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1483  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1484  * 'LOCKED.
1485  */
1486 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1487 {
1488         struct address_space *mapping = page->mapping;
1489         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1490         struct vm_area_struct *vma;
1491         struct prio_tree_iter iter;
1492         int ret = SWAP_AGAIN;
1493         unsigned long cursor;
1494         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1495         unsigned long max_nl_size = 0;
1496         unsigned int mapcount;
1497
1498         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1499         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1500                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1501                 if (address == -EFAULT)
1502                         continue;
1503                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1504                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1505                         goto out;
1506         }
1507
1508         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1509                 goto out;
1510
1511         /*
1512          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1513          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1514          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1515          */
1516         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1517                 goto out;
1518
1519         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1520                                                 shared.vm_set.list) {
1521                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1522                 if (cursor > max_nl_cursor)
1523                         max_nl_cursor = cursor;
1524                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1525                 if (cursor > max_nl_size)
1526                         max_nl_size = cursor;
1527         }
1528
1529         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1530                 ret = SWAP_FAIL;
1531                 goto out;
1532         }
1533
1534         /*
1535          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1536          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1537          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1538          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1539          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1540          */
1541         mapcount = page_mapcount(page);
1542         if (!mapcount)
1543                 goto out;
1544         cond_resched();
1545
1546         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1547         if (max_nl_cursor == 0)
1548                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1549
1550         do {
1551                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1552                                                 shared.vm_set.list) {
1553                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1554                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1555                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1556                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1557                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1558                                         ret = SWAP_MLOCK;
1559                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1560                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1561                                 if ((int)mapcount <= 0)
1562                                         goto out;
1563                         }
1564                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1565                 }
1566                 cond_resched();
1567                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1568         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1569
1570         /*
1571          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1572          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1573          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1574          */
1575         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1576                 vma->vm_private_data = NULL;
1577 out:
1578         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1579         return ret;
1580 }
1581
1582 /**
1583  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1584  * @page: the page to get unmapped
1585  * @flags: action and flags
1586  *
1587  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1588  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1589  * Return values are:
1590  *
1591  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1592  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1593  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1594  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1595  */
1596 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1597 {
1598         int ret;
1599
1600         BUG_ON(!PageLocked(page));
1601         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1602
1603         if (unlikely(PageKsm(page)))
1604                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1605         else if (PageAnon(page))
1606                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1607         else
1608                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1609         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1610                 ret = SWAP_SUCCESS;
1611         return ret;
1612 }
1613
1614 /**
1615  * try_to_munlock - try to munlock a page
1616  * @page: the page to be munlocked
1617  *
1618  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1619  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1620  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1621  *
1622  * Return values are:
1623  *
1624  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1625  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1626  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1627  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1628  */
1629 int try_to_munlock(struct page *page)
1630 {
1631         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1632
1633         if (unlikely(PageKsm(page)))
1634                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1635         else if (PageAnon(page))
1636                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1637         else
1638                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1639 }
1640
1641 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1642 {
1643         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1644
1645         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1646                 anon_vma_free(root);
1647
1648         anon_vma_free(anon_vma);
1649 }
1650
1651 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1652 /*
1653  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1654  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1655  */
1656 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1657                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1658 {
1659         struct anon_vma *anon_vma;
1660         struct anon_vma_chain *avc;
1661         int ret = SWAP_AGAIN;
1662
1663         /*
1664          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1665          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1666          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1667          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1668          */
1669         anon_vma = page_anon_vma(page);
1670         if (!anon_vma)
1671                 return ret;
1672         anon_vma_lock(anon_vma);
1673         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1674                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1675                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1676                 if (address == -EFAULT)
1677                         continue;
1678                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1679                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1680                         break;
1681         }
1682         anon_vma_unlock(anon_vma);
1683         return ret;
1684 }
1685
1686 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1687                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1688 {
1689         struct address_space *mapping = page->mapping;
1690         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1691         struct vm_area_struct *vma;
1692         struct prio_tree_iter iter;
1693         int ret = SWAP_AGAIN;
1694
1695         if (!mapping)
1696                 return ret;
1697         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1698         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1699                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1700                 if (address == -EFAULT)
1701                         continue;
1702                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1703                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1704                         break;
1705         }
1706         /*
1707          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1708          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1709          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1710          */
1711         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1712         return ret;
1713 }
1714
1715 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1716                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1717 {
1718         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1719
1720         if (unlikely(PageKsm(page)))
1721                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1722         else if (PageAnon(page))
1723                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1724         else
1725                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1726 }
1727 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1728
1729 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1730 /*
1731  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1732  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1733  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1734  */
1735 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1736         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1737 {
1738         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1739
1740         BUG_ON(!anon_vma);
1741
1742         if (PageAnon(page))
1743                 return;
1744         if (!exclusive)
1745                 anon_vma = anon_vma->root;
1746
1747         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1748         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1749         page->index = linear_page_index(vma, address);
1750 }
1751
1752 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1753                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1754 {
1755         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1756         int first;
1757
1758         BUG_ON(!PageLocked(page));
1759         BUG_ON(!anon_vma);
1760         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1761         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1762         if (first)
1763                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1764 }
1765
1766 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1767                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1768 {
1769         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1770         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1771         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1772 }
1773 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */