mm: fix hang on anon_vma->root->lock
[linux-2.6.git] / mm / rmap.c
index 4bad326..f6f0d2d 100644 (file)
--- a/mm/rmap.c
+++ b/mm/rmap.c
@@ -56,6 +56,7 @@
 #include <linux/memcontrol.h>
 #include <linux/mmu_notifier.h>
 #include <linux/migrate.h>
+#include <linux/hugetlb.h>
 
 #include <asm/tlbflush.h>
 
@@ -132,9 +133,14 @@ int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
                        if (unlikely(!anon_vma))
                                goto out_enomem_free_avc;
                        allocated = anon_vma;
+                       /*
+                        * This VMA had no anon_vma yet.  This anon_vma is
+                        * the root of any anon_vma tree that might form.
+                        */
+                       anon_vma->root = anon_vma;
                }
-               spin_lock(&anon_vma->lock);
 
+               anon_vma_lock(anon_vma);
                /* page_table_lock to protect against threads */
                spin_lock(&mm->page_table_lock);
                if (likely(!vma->anon_vma)) {
@@ -142,16 +148,17 @@ int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
                        avc->anon_vma = anon_vma;
                        avc->vma = vma;
                        list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
-                       list_add(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
+                       list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
                        allocated = NULL;
+                       avc = NULL;
                }
                spin_unlock(&mm->page_table_lock);
+               anon_vma_unlock(anon_vma);
 
-               spin_unlock(&anon_vma->lock);
-               if (unlikely(allocated)) {
+               if (unlikely(allocated))
                        anon_vma_free(allocated);
+               if (unlikely(avc))
                        anon_vma_chain_free(avc);
-               }
        }
        return 0;
 
@@ -169,9 +176,9 @@ static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
        avc->anon_vma = anon_vma;
        list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
 
-       spin_lock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_lock(anon_vma);
        list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
-       spin_unlock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_unlock(anon_vma);
 }
 
 /*
@@ -223,9 +230,21 @@ int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
        avc = anon_vma_chain_alloc();
        if (!avc)
                goto out_error_free_anon_vma;
-       anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
+
+       /*
+        * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
+        * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
+        */
+       anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
+       /*
+        * With KSM refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
+        * process it belongs to.  The root anon_vma needs to be pinned
+        * until this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
+        */
+       get_anon_vma(anon_vma->root);
        /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
        vma->anon_vma = anon_vma;
+       anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
 
        return 0;
 
@@ -245,22 +264,29 @@ static void anon_vma_unlink(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
        if (!anon_vma)
                return;
 
-       spin_lock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_lock(anon_vma);
        list_del(&anon_vma_chain->same_anon_vma);
 
        /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
-       empty = list_empty(&anon_vma->head) && !ksm_refcount(anon_vma);
-       spin_unlock(&anon_vma->lock);
+       empty = list_empty(&anon_vma->head) && !anonvma_external_refcount(anon_vma);
+       anon_vma_unlock(anon_vma);
 
-       if (empty)
+       if (empty) {
+               /* We no longer need the root anon_vma */
+               if (anon_vma->root != anon_vma)
+                       drop_anon_vma(anon_vma->root);
                anon_vma_free(anon_vma);
+       }
 }
 
 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
 {
        struct anon_vma_chain *avc, *next;
 
-       /* Unlink each anon_vma chained to the VMA. */
+       /*
+        * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
+        * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
+        */
        list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
                anon_vma_unlink(avc);
                list_del(&avc->same_vma);
@@ -273,7 +299,7 @@ static void anon_vma_ctor(void *data)
        struct anon_vma *anon_vma = data;
 
        spin_lock_init(&anon_vma->lock);
-       ksm_refcount_init(anon_vma);
+       anonvma_external_refcount_init(anon_vma);
        INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 }
 
@@ -290,7 +316,7 @@ void __init anon_vma_init(void)
  */
 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 {
-       struct anon_vma *anon_vma;
+       struct anon_vma *anon_vma, *root_anon_vma;
        unsigned long anon_mapping;
 
        rcu_read_lock();
@@ -301,8 +327,21 @@ struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
                goto out;
 
        anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
-       spin_lock(&anon_vma->lock);
-       return anon_vma;
+       root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
+       spin_lock(&root_anon_vma->lock);
+
+       /*
+        * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
+        * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against
+        * the anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
+        * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the spin_lock above cannot
+        * corrupt): with anon_vma_prepare() or anon_vma_fork() redirecting
+        * anon_vma->root before page_unlock_anon_vma() is called to unlock.
+        */
+       if (page_mapped(page))
+               return anon_vma;
+
+       spin_unlock(&root_anon_vma->lock);
 out:
        rcu_read_unlock();
        return NULL;
@@ -310,7 +349,7 @@ out:
 
 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 {
-       spin_unlock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_unlock(anon_vma);
        rcu_read_unlock();
 }
 
@@ -325,6 +364,8 @@ vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
        pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
        unsigned long address;
 
+       if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
+               pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
        address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
        if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
                /* page should be within @vma mapping range */
@@ -335,12 +376,12 @@ vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 
 /*
  * At what user virtual address is page expected in vma?
- * checking that the page matches the vma.
+ * Caller should check the page is actually part of the vma.
  */
 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 {
        if (PageAnon(page)) {
-               if (vma->anon_vma != page_anon_vma(page))
+               if (vma->anon_vma->root != page_anon_vma(page)->root)
                        return -EFAULT;
        } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
                if (!vma->vm_file ||
@@ -369,6 +410,12 @@ pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
        pte_t *pte;
        spinlock_t *ptl;
 
+       if (unlikely(PageHuge(page))) {
+               pte = huge_pte_offset(mm, address);
+               ptl = &mm->page_table_lock;
+               goto check;
+       }
+
        pgd = pgd_offset(mm, address);
        if (!pgd_present(*pgd))
                return NULL;
@@ -389,6 +436,7 @@ pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
        }
 
        ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
+check:
        spin_lock(ptl);
        if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
                *ptlp = ptl;
@@ -730,23 +778,34 @@ void page_move_anon_rmap(struct page *page,
  * @page:      the page to add the mapping to
  * @vma:       the vm area in which the mapping is added
  * @address:   the user virtual address mapped
+ * @exclusive: the page is exclusively owned by the current process
  */
 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
-       struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
+       struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
 {
-       struct anon_vma_chain *avc;
-       struct anon_vma *anon_vma;
+       struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 
-       BUG_ON(!vma->anon_vma);
+       BUG_ON(!anon_vma);
 
        /*
-        * We must use the _oldest_ possible anon_vma for the page mapping!
-        *
-        * So take the last AVC chain entry in the vma, which is the deepest
-        * ancestor, and use the anon_vma from that.
+        * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
+        * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
+        * page mapping!
         */
-       avc = list_entry(vma->anon_vma_chain.prev, struct anon_vma_chain, same_vma);
-       anon_vma = avc->anon_vma;
+       if (!exclusive) {
+               if (PageAnon(page))
+                       return;
+               anon_vma = anon_vma->root;
+       } else {
+               /*
+                * In this case, swapped-out-but-not-discarded swap-cache
+                * is remapped. So, no need to update page->mapping here.
+                * We convice anon_vma poitned by page->mapping is not obsolete
+                * because vma->anon_vma is necessary to be a family of it.
+                */
+               if (PageAnon(page))
+                       return;
+       }
 
        anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
        page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
@@ -775,6 +834,7 @@ static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
         * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
         * over the call to page_add_new_anon_rmap.
         */
+       BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
        BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
 #endif
 }
@@ -793,6 +853,17 @@ static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
        struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 {
+       do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
+}
+
+/*
+ * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
+ * into pages that are exclusively owned by the current process.
+ * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
+ */
+void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
+       struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
+{
        int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
        if (first)
                __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
@@ -802,7 +873,7 @@ void page_add_anon_rmap(struct page *page,
        VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
        VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
        if (first)
-               __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
+               __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
        else
                __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 }
@@ -824,7 +895,7 @@ void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
        SetPageSwapBacked(page);
        atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
        __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
-       __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
+       __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
        if (page_evictable(page, vma))
                lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
        else
@@ -868,6 +939,12 @@ void page_remove_rmap(struct page *page)
                page_clear_dirty(page);
                set_page_dirty(page);
        }
+       /*
+        * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
+        * and not charged by memcg for now.
+        */
+       if (unlikely(PageHuge(page)))
+               return;
        if (PageAnon(page)) {
                mem_cgroup_uncharge_page(page);
                __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
@@ -1126,6 +1203,20 @@ static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
        return ret;
 }
 
+static bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
+{
+       int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
+
+       if (!maybe_stack)
+               return false;
+
+       if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
+                                               VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
+               return true;
+
+       return false;
+}
+
 /**
  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
  * rmap method
@@ -1154,7 +1245,21 @@ static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
 
        list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
                struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
-               unsigned long address = vma_address(page, vma);
+               unsigned long address;
+
+               /*
+                * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
+                * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
+                * page tables leading to a race where migration cannot
+                * find the migration ptes. Rather than increasing the
+                * locking requirements of exec(), migration skips
+                * temporary VMAs until after exec() completes.
+                */
+               if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
+                               is_vma_temporary_stack(vma))
+                       continue;
+
+               address = vma_address(page, vma);
                if (address == -EFAULT)
                        continue;
                ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
@@ -1335,6 +1440,42 @@ int try_to_munlock(struct page *page)
                return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
 }
 
+#if defined(CONFIG_KSM) || defined(CONFIG_MIGRATION)
+/*
+ * Drop an anon_vma refcount, freeing the anon_vma and anon_vma->root
+ * if necessary.  Be careful to do all the tests under the lock.  Once
+ * we know we are the last user, nobody else can get a reference and we
+ * can do the freeing without the lock.
+ */
+void drop_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
+{
+       BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->external_refcount) <= 0);
+       if (atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount, &anon_vma->root->lock)) {
+               struct anon_vma *root = anon_vma->root;
+               int empty = list_empty(&anon_vma->head);
+               int last_root_user = 0;
+               int root_empty = 0;
+
+               /*
+                * The refcount on a non-root anon_vma got dropped.  Drop
+                * the refcount on the root and check if we need to free it.
+                */
+               if (empty && anon_vma != root) {
+                       BUG_ON(atomic_read(&root->external_refcount) <= 0);
+                       last_root_user = atomic_dec_and_test(&root->external_refcount);
+                       root_empty = list_empty(&root->head);
+               }
+               anon_vma_unlock(anon_vma);
+
+               if (empty) {
+                       anon_vma_free(anon_vma);
+                       if (root_empty && last_root_user)
+                               anon_vma_free(root);
+               }
+       }
+}
+#endif
+
 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 /*
  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
@@ -1350,15 +1491,13 @@ static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
        /*
         * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
         * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
-        * are holding mmap_sem, which also gave the necessary guarantee
-        * (that this anon_vma's slab has not already been destroyed).
-        * This needs to be reviewed later: avoiding page_lock_anon_vma()
-        * is risky, and currently limits the usefulness of rmap_walk().
+        * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
+        * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
         */
        anon_vma = page_anon_vma(page);
        if (!anon_vma)
                return ret;
-       spin_lock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_lock(anon_vma);
        list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
                struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
                unsigned long address = vma_address(page, vma);
@@ -1368,7 +1507,7 @@ static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
                if (ret != SWAP_AGAIN)
                        break;
        }
-       spin_unlock(&anon_vma->lock);
+       anon_vma_unlock(anon_vma);
        return ret;
 }
 
@@ -1414,3 +1553,46 @@ int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
                return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
 }
 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
+
+#ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
+/*
+ * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
+ * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
+ * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
+ */
+static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
+       struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
+{
+       struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
+       BUG_ON(!anon_vma);
+       if (!exclusive) {
+               struct anon_vma_chain *avc;
+               avc = list_entry(vma->anon_vma_chain.prev,
+                                struct anon_vma_chain, same_vma);
+               anon_vma = avc->anon_vma;
+       }
+       anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
+       page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
+       page->index = linear_page_index(vma, address);
+}
+
+void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
+                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
+{
+       struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
+       int first;
+       BUG_ON(!anon_vma);
+       BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
+       first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
+       if (first)
+               __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
+}
+
+void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
+                       struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
+{
+       BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
+       atomic_set(&page->_mapcount, 0);
+       __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
+}
+#endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */