make mm/rmap.c:anon_vma_cachep static
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_lock
28  *         anon_vma->lock
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within inode_lock in __sync_single_inode)
39  */
40
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/pagemap.h>
43 #include <linux/swap.h>
44 #include <linux/swapops.h>
45 #include <linux/slab.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/rmap.h>
48 #include <linux/rcupdate.h>
49 #include <linux/module.h>
50 #include <linux/kallsyms.h>
51 #include <linux/memcontrol.h>
52 #include <linux/mmu_notifier.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
59
60 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
61 {
62         return kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
63 }
64
65 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
66 {
67         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
68 }
69
70 /**
71  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
72  * @vma: the memory region in question
73  *
74  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
75  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
76  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
77  *
78  * The common case will be that we already have one, but if
79  * if not we either need to find an adjacent mapping that we
80  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
81  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
82  * allocate a new one.
83  *
84  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
85  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
86  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
87  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
88  * anon_vma isn't actually destroyed).
89  *
90  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
91  * for the new allocation. At the same time, we do not want
92  * to do any locking for the common case of already having
93  * an anon_vma.
94  *
95  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
96  */
97 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
98 {
99         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
100
101         might_sleep();
102         if (unlikely(!anon_vma)) {
103                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
104                 struct anon_vma *allocated;
105
106                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
107                 allocated = NULL;
108                 if (!anon_vma) {
109                         anon_vma = anon_vma_alloc();
110                         if (unlikely(!anon_vma))
111                                 return -ENOMEM;
112                         allocated = anon_vma;
113                 }
114                 spin_lock(&anon_vma->lock);
115
116                 /* page_table_lock to protect against threads */
117                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
118                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
119                         vma->anon_vma = anon_vma;
120                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
121                         allocated = NULL;
122                 }
123                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
124
125                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
126                 if (unlikely(allocated))
127                         anon_vma_free(allocated);
128         }
129         return 0;
130 }
131
132 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
133 {
134         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
135         list_del(&next->anon_vma_node);
136 }
137
138 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
139 {
140         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
141
142         if (anon_vma)
143                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
144 }
145
146 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
147 {
148         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
149
150         if (anon_vma) {
151                 spin_lock(&anon_vma->lock);
152                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
153                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
154         }
155 }
156
157 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
158 {
159         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
160         int empty;
161
162         if (!anon_vma)
163                 return;
164
165         spin_lock(&anon_vma->lock);
166         list_del(&vma->anon_vma_node);
167
168         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
169         empty = list_empty(&anon_vma->head);
170         spin_unlock(&anon_vma->lock);
171
172         if (empty)
173                 anon_vma_free(anon_vma);
174 }
175
176 static void anon_vma_ctor(void *data)
177 {
178         struct anon_vma *anon_vma = data;
179
180         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
181         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
182 }
183
184 void __init anon_vma_init(void)
185 {
186         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
187                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
188 }
189
190 /*
191  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
192  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
193  */
194 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
195 {
196         struct anon_vma *anon_vma;
197         unsigned long anon_mapping;
198
199         rcu_read_lock();
200         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
201         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
202                 goto out;
203         if (!page_mapped(page))
204                 goto out;
205
206         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
207         spin_lock(&anon_vma->lock);
208         return anon_vma;
209 out:
210         rcu_read_unlock();
211         return NULL;
212 }
213
214 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
215 {
216         spin_unlock(&anon_vma->lock);
217         rcu_read_unlock();
218 }
219
220 /*
221  * At what user virtual address is page expected in @vma?
222  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
223  * within the range mapped the @vma.
224  */
225 static inline unsigned long
226 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
227 {
228         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
229         unsigned long address;
230
231         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
232         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
233                 /* page should be within @vma mapping range */
234                 return -EFAULT;
235         }
236         return address;
237 }
238
239 /*
240  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
241  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
242  */
243 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
244 {
245         if (PageAnon(page)) {
246                 if ((void *)vma->anon_vma !=
247                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
248                         return -EFAULT;
249         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
250                 if (!vma->vm_file ||
251                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
252                         return -EFAULT;
253         } else
254                 return -EFAULT;
255         return vma_address(page, vma);
256 }
257
258 /*
259  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
260  *
261  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
262  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
263  * highly shared pages).
264  *
265  * On success returns with pte mapped and locked.
266  */
267 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
268                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
269 {
270         pgd_t *pgd;
271         pud_t *pud;
272         pmd_t *pmd;
273         pte_t *pte;
274         spinlock_t *ptl;
275
276         pgd = pgd_offset(mm, address);
277         if (!pgd_present(*pgd))
278                 return NULL;
279
280         pud = pud_offset(pgd, address);
281         if (!pud_present(*pud))
282                 return NULL;
283
284         pmd = pmd_offset(pud, address);
285         if (!pmd_present(*pmd))
286                 return NULL;
287
288         pte = pte_offset_map(pmd, address);
289         /* Make a quick check before getting the lock */
290         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
291                 pte_unmap(pte);
292                 return NULL;
293         }
294
295         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
296         spin_lock(ptl);
297         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
298                 *ptlp = ptl;
299                 return pte;
300         }
301         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
302         return NULL;
303 }
304
305 /**
306  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
307  * @page: the page to test
308  * @vma: the VMA to test
309  *
310  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
311  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
312  * valid for normal file or anonymous VMAs.
313  */
314 static int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
315 {
316         unsigned long address;
317         pte_t *pte;
318         spinlock_t *ptl;
319
320         address = vma_address(page, vma);
321         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
322                 return 0;
323         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
324         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
325                 return 0;
326         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
327
328         return 1;
329 }
330
331 /*
332  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
333  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
334  */
335 static int page_referenced_one(struct page *page,
336         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
337 {
338         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
339         unsigned long address;
340         pte_t *pte;
341         spinlock_t *ptl;
342         int referenced = 0;
343
344         address = vma_address(page, vma);
345         if (address == -EFAULT)
346                 goto out;
347
348         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
349         if (!pte)
350                 goto out;
351
352         /*
353          * Don't want to elevate referenced for mlocked page that gets this far,
354          * in order that it progresses to try_to_unmap and is moved to the
355          * unevictable list.
356          */
357         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
358                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
359                 goto out_unmap;
360         }
361
362         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
363                 referenced++;
364
365         /* Pretend the page is referenced if the task has the
366            swap token and is in the middle of a page fault. */
367         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
368                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
369                 referenced++;
370
371 out_unmap:
372         (*mapcount)--;
373         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
374 out:
375         return referenced;
376 }
377
378 static int page_referenced_anon(struct page *page,
379                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
380 {
381         unsigned int mapcount;
382         struct anon_vma *anon_vma;
383         struct vm_area_struct *vma;
384         int referenced = 0;
385
386         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
387         if (!anon_vma)
388                 return referenced;
389
390         mapcount = page_mapcount(page);
391         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
392                 /*
393                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
394                  * counting on behalf of references from different
395                  * cgroups
396                  */
397                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
398                         continue;
399                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
400                 if (!mapcount)
401                         break;
402         }
403
404         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
405         return referenced;
406 }
407
408 /**
409  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
410  * @page: the page we're checking references on.
411  * @mem_cont: target memory controller
412  *
413  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
414  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
415  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
416  * of references it found.
417  *
418  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
419  */
420 static int page_referenced_file(struct page *page,
421                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
422 {
423         unsigned int mapcount;
424         struct address_space *mapping = page->mapping;
425         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
426         struct vm_area_struct *vma;
427         struct prio_tree_iter iter;
428         int referenced = 0;
429
430         /*
431          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
432          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
433          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
434          */
435         BUG_ON(PageAnon(page));
436
437         /*
438          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
439          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
440          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
441          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
442          */
443         BUG_ON(!PageLocked(page));
444
445         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
446
447         /*
448          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
449          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
450          */
451         mapcount = page_mapcount(page);
452
453         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
454                 /*
455                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
456                  * counting on behalf of references from different
457                  * cgroups
458                  */
459                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
460                         continue;
461                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
462                 if (!mapcount)
463                         break;
464         }
465
466         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
467         return referenced;
468 }
469
470 /**
471  * page_referenced - test if the page was referenced
472  * @page: the page to test
473  * @is_locked: caller holds lock on the page
474  * @mem_cont: target memory controller
475  *
476  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
477  * returns the number of ptes which referenced the page.
478  */
479 int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
480                         struct mem_cgroup *mem_cont)
481 {
482         int referenced = 0;
483
484         if (TestClearPageReferenced(page))
485                 referenced++;
486
487         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
488                 if (PageAnon(page))
489                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont);
490                 else if (is_locked)
491                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont);
492                 else if (!trylock_page(page))
493                         referenced++;
494                 else {
495                         if (page->mapping)
496                                 referenced +=
497                                         page_referenced_file(page, mem_cont);
498                         unlock_page(page);
499                 }
500         }
501
502         if (page_test_and_clear_young(page))
503                 referenced++;
504
505         return referenced;
506 }
507
508 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
509 {
510         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
511         unsigned long address;
512         pte_t *pte;
513         spinlock_t *ptl;
514         int ret = 0;
515
516         address = vma_address(page, vma);
517         if (address == -EFAULT)
518                 goto out;
519
520         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
521         if (!pte)
522                 goto out;
523
524         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
525                 pte_t entry;
526
527                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
528                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
529                 entry = pte_wrprotect(entry);
530                 entry = pte_mkclean(entry);
531                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
532                 ret = 1;
533         }
534
535         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
536 out:
537         return ret;
538 }
539
540 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
541 {
542         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
543         struct vm_area_struct *vma;
544         struct prio_tree_iter iter;
545         int ret = 0;
546
547         BUG_ON(PageAnon(page));
548
549         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
550         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
551                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
552                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
553         }
554         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
555         return ret;
556 }
557
558 int page_mkclean(struct page *page)
559 {
560         int ret = 0;
561
562         BUG_ON(!PageLocked(page));
563
564         if (page_mapped(page)) {
565                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
566                 if (mapping) {
567                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
568                         if (page_test_dirty(page)) {
569                                 page_clear_dirty(page);
570                                 ret = 1;
571                         }
572                 }
573         }
574
575         return ret;
576 }
577 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
578
579 /**
580  * __page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
581  * @page:       the page to add the mapping to
582  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
583  * @address:    the user virtual address mapped
584  */
585 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
586         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
587 {
588         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
589
590         BUG_ON(!anon_vma);
591         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
592         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
593
594         page->index = linear_page_index(vma, address);
595
596         /*
597          * nr_mapped state can be updated without turning off
598          * interrupts because it is not modified via interrupt.
599          */
600         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
601 }
602
603 /**
604  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
605  * @page:       the page to add the mapping to
606  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
607  * @address:    the user virtual address mapped
608  */
609 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
610         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
611 {
612 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
613         /*
614          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
615          * be set up correctly at this point.
616          *
617          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
618          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
619          * in which case the page is already known to be setup.
620          *
621          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
622          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
623          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
624          */
625         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
626         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
627         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
628         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
629 #endif
630 }
631
632 /**
633  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
634  * @page:       the page to add the mapping to
635  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
636  * @address:    the user virtual address mapped
637  *
638  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
639  */
640 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
641         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
642 {
643         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
644         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
645         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
646                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
647         else
648                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
649 }
650
651 /**
652  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
653  * @page:       the page to add the mapping to
654  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
655  * @address:    the user virtual address mapped
656  *
657  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
658  * This means the inc-and-test can be bypassed.
659  * Page does not have to be locked.
660  */
661 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
662         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
663 {
664         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
665         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
666         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
667 }
668
669 /**
670  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
671  * @page: the page to add the mapping to
672  *
673  * The caller needs to hold the pte lock.
674  */
675 void page_add_file_rmap(struct page *page)
676 {
677         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
678                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
679 }
680
681 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
682 /**
683  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
684  * @page:       the page to add the mapping to
685  * @vma:        the vm area being duplicated
686  * @address:    the user virtual address mapped
687  *
688  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
689  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
690  * quicker.
691  *
692  * The caller needs to hold the pte lock.
693  */
694 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
695 {
696         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
697         if (PageAnon(page))
698                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
699         atomic_inc(&page->_mapcount);
700 }
701 #endif
702
703 /**
704  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
705  * @page: page to remove mapping from
706  * @vma: the vm area in which the mapping is removed
707  *
708  * The caller needs to hold the pte lock.
709  */
710 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
711 {
712         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
713                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
714                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
715                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
716                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
717                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
718                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
719                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
720                         if (vma->vm_ops) {
721                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
722                         }
723                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
724                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
725                         BUG();
726                 }
727
728                 /*
729                  * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
730                  * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
731                  * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
732                  * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
733                  * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
734                  */
735                 if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
736                     page_test_dirty(page)) {
737                         page_clear_dirty(page);
738                         set_page_dirty(page);
739                 }
740                 if (PageAnon(page))
741                         mem_cgroup_uncharge_page(page);
742                 __dec_zone_page_state(page,
743                         PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
744                 /*
745                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
746                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
747                  * which increments mapcount after us but sets mapping
748                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
749                  * and remember that it's only reliable while mapped.
750                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
751                  * faster for those pages still in swapcache.
752                  */
753         }
754 }
755
756 /*
757  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
758  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
759  */
760 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
761                                 int migration)
762 {
763         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
764         unsigned long address;
765         pte_t *pte;
766         pte_t pteval;
767         spinlock_t *ptl;
768         int ret = SWAP_AGAIN;
769
770         address = vma_address(page, vma);
771         if (address == -EFAULT)
772                 goto out;
773
774         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
775         if (!pte)
776                 goto out;
777
778         /*
779          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
780          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
781          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
782          */
783         if (!migration) {
784                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
785                         ret = SWAP_MLOCK;
786                         goto out_unmap;
787                 }
788                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
789                         ret = SWAP_FAIL;
790                         goto out_unmap;
791                 }
792         }
793
794         /* Nuke the page table entry. */
795         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
796         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
797
798         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
799         if (pte_dirty(pteval))
800                 set_page_dirty(page);
801
802         /* Update high watermark before we lower rss */
803         update_hiwater_rss(mm);
804
805         if (PageAnon(page)) {
806                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
807
808                 if (PageSwapCache(page)) {
809                         /*
810                          * Store the swap location in the pte.
811                          * See handle_pte_fault() ...
812                          */
813                         swap_duplicate(entry);
814                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
815                                 spin_lock(&mmlist_lock);
816                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
817                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
818                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
819                         }
820                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
821 #ifdef CONFIG_MIGRATION
822                 } else {
823                         /*
824                          * Store the pfn of the page in a special migration
825                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
826                          * pte is removed and then restart fault handling.
827                          */
828                         BUG_ON(!migration);
829                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
830 #endif
831                 }
832                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
833                 BUG_ON(pte_file(*pte));
834         } else
835 #ifdef CONFIG_MIGRATION
836         if (migration) {
837                 /* Establish migration entry for a file page */
838                 swp_entry_t entry;
839                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
840                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
841         } else
842 #endif
843                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
844
845
846         page_remove_rmap(page, vma);
847         page_cache_release(page);
848
849 out_unmap:
850         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
851 out:
852         return ret;
853 }
854
855 /*
856  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
857  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
858  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
859  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
860  *
861  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
862  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
863  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
864  * around the vma's virtual address space.
865  *
866  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
867  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
868  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
869  *
870  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
871  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
872  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
873  *
874  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
875  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
876  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
877  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
878  */
879 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
880 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
881
882 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
883                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
884 {
885         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
886         pgd_t *pgd;
887         pud_t *pud;
888         pmd_t *pmd;
889         pte_t *pte;
890         pte_t pteval;
891         spinlock_t *ptl;
892         struct page *page;
893         unsigned long address;
894         unsigned long end;
895         int ret = SWAP_AGAIN;
896         int locked_vma = 0;
897
898         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
899         end = address + CLUSTER_SIZE;
900         if (address < vma->vm_start)
901                 address = vma->vm_start;
902         if (end > vma->vm_end)
903                 end = vma->vm_end;
904
905         pgd = pgd_offset(mm, address);
906         if (!pgd_present(*pgd))
907                 return ret;
908
909         pud = pud_offset(pgd, address);
910         if (!pud_present(*pud))
911                 return ret;
912
913         pmd = pmd_offset(pud, address);
914         if (!pmd_present(*pmd))
915                 return ret;
916
917         /*
918          * MLOCK_PAGES => feature is configured.
919          * if we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
920          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
921          */
922         if (MLOCK_PAGES && down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
923                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
924                 if (!locked_vma)
925                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
926         }
927
928         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
929
930         /* Update high watermark before we lower rss */
931         update_hiwater_rss(mm);
932
933         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
934                 if (!pte_present(*pte))
935                         continue;
936                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
937                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
938
939                 if (locked_vma) {
940                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
941                         if (page == check_page)
942                                 ret = SWAP_MLOCK;
943                         continue;       /* don't unmap */
944                 }
945
946                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
947                         continue;
948
949                 /* Nuke the page table entry. */
950                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
951                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
952
953                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
954                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
955                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
956
957                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
958                 if (pte_dirty(pteval))
959                         set_page_dirty(page);
960
961                 page_remove_rmap(page, vma);
962                 page_cache_release(page);
963                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
964                 (*mapcount)--;
965         }
966         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
967         if (locked_vma)
968                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
969         return ret;
970 }
971
972 /*
973  * common handling for pages mapped in VM_LOCKED vmas
974  */
975 static int try_to_mlock_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
976 {
977         int mlocked = 0;
978
979         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
980                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
981                         mlock_vma_page(page);
982                         mlocked++;      /* really mlocked the page */
983                 }
984                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
985         }
986         return mlocked;
987 }
988
989 /**
990  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
991  * rmap method
992  * @page: the page to unmap/unlock
993  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
994  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
995  *
996  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
997  * contained in the anon_vma struct it points to.
998  *
999  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1000  * anonymous pages.
1001  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1002  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1003  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1004  * 'LOCKED.
1005  */
1006 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int unlock, int migration)
1007 {
1008         struct anon_vma *anon_vma;
1009         struct vm_area_struct *vma;
1010         unsigned int mlocked = 0;
1011         int ret = SWAP_AGAIN;
1012
1013         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1014                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1015
1016         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1017         if (!anon_vma)
1018                 return ret;
1019
1020         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
1021                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1022                         if (!((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
1023                               page_mapped_in_vma(page, vma)))
1024                                 continue;  /* must visit all unlocked vmas */
1025                         ret = SWAP_MLOCK;  /* saw at least one mlocked vma */
1026                 } else {
1027                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1028                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1029                                 break;
1030                 }
1031                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1032                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1033                         if (mlocked)
1034                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1035                 }
1036         }
1037
1038         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1039
1040         if (mlocked)
1041                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1042         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1043                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1044
1045         return ret;
1046 }
1047
1048 /**
1049  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1050  * @page: the page to unmap/unlock
1051  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
1052  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
1053  *
1054  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1055  * contained in the address_space struct it points to.
1056  *
1057  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1058  * object-based pages.
1059  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1060  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1061  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1062  * 'LOCKED.
1063  */
1064 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int unlock, int migration)
1065 {
1066         struct address_space *mapping = page->mapping;
1067         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1068         struct vm_area_struct *vma;
1069         struct prio_tree_iter iter;
1070         int ret = SWAP_AGAIN;
1071         unsigned long cursor;
1072         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1073         unsigned long max_nl_size = 0;
1074         unsigned int mapcount;
1075         unsigned int mlocked = 0;
1076
1077         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1078                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1079
1080         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1081         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1082                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1083                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1084                                 continue;       /* must visit all vmas */
1085                         ret = SWAP_MLOCK;
1086                 } else {
1087                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1088                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1089                                 goto out;
1090                 }
1091                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1092                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1093                         if (mlocked)
1094                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1095                 }
1096         }
1097
1098         if (mlocked)
1099                 goto out;
1100
1101         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1102                 goto out;
1103
1104         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1105                                                 shared.vm_set.list) {
1106                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1107                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1108                                 continue;       /* must visit all vmas */
1109                         ret = SWAP_MLOCK;       /* leave mlocked == 0 */
1110                         goto out;               /* no need to look further */
1111                 }
1112                 if (!MLOCK_PAGES && !migration && (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1113                         continue;
1114                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1115                 if (cursor > max_nl_cursor)
1116                         max_nl_cursor = cursor;
1117                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1118                 if (cursor > max_nl_size)
1119                         max_nl_size = cursor;
1120         }
1121
1122         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1123                 ret = SWAP_FAIL;
1124                 goto out;
1125         }
1126
1127         /*
1128          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1129          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1130          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1131          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1132          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1133          */
1134         mapcount = page_mapcount(page);
1135         if (!mapcount)
1136                 goto out;
1137         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1138
1139         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1140         if (max_nl_cursor == 0)
1141                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1142
1143         do {
1144                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1145                                                 shared.vm_set.list) {
1146                         if (!MLOCK_PAGES && !migration &&
1147                             (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1148                                 continue;
1149                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1150                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1151                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1152                                 ret = try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1153                                                                 vma, page);
1154                                 if (ret == SWAP_MLOCK)
1155                                         mlocked = 2;    /* to return below */
1156                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1157                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1158                                 if ((int)mapcount <= 0)
1159                                         goto out;
1160                         }
1161                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1162                 }
1163                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1164                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1165         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1166
1167         /*
1168          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1169          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1170          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1171          */
1172         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1173                 vma->vm_private_data = NULL;
1174 out:
1175         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
1176         if (mlocked)
1177                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1178         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1179                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1180         return ret;
1181 }
1182
1183 /**
1184  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1185  * @page: the page to get unmapped
1186  * @migration: migration flag
1187  *
1188  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1189  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1190  * Return values are:
1191  *
1192  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1193  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1194  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1195  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1196  */
1197 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
1198 {
1199         int ret;
1200
1201         BUG_ON(!PageLocked(page));
1202
1203         if (PageAnon(page))
1204                 ret = try_to_unmap_anon(page, 0, migration);
1205         else
1206                 ret = try_to_unmap_file(page, 0, migration);
1207         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1208                 ret = SWAP_SUCCESS;
1209         return ret;
1210 }
1211
1212 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1213 /**
1214  * try_to_munlock - try to munlock a page
1215  * @page: the page to be munlocked
1216  *
1217  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1218  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1219  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1220  *
1221  * Return values are:
1222  *
1223  * SWAP_SUCCESS - no vma's holding page mlocked.
1224  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1225  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1226  */
1227 int try_to_munlock(struct page *page)
1228 {
1229         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1230
1231         if (PageAnon(page))
1232                 return try_to_unmap_anon(page, 1, 0);
1233         else
1234                 return try_to_unmap_file(page, 1, 0);
1235 }
1236 #endif