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