mm: cleanup: remove #ifdef CONFIG_MIGRATION
[linux-3.10.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 #include <linux/migrate.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56
57 #include "internal.h"
58
59 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
60
61 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
62 {
63         return kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
64 }
65
66 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
67 {
68         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
69 }
70
71 /**
72  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
73  * @vma: the memory region in question
74  *
75  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
76  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
77  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
78  *
79  * The common case will be that we already have one, but if
80  * if not we either need to find an adjacent mapping that we
81  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
82  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
83  * allocate a new one.
84  *
85  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
86  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
87  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
88  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
89  * anon_vma isn't actually destroyed).
90  *
91  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
92  * for the new allocation. At the same time, we do not want
93  * to do any locking for the common case of already having
94  * an anon_vma.
95  *
96  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
97  */
98 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
99 {
100         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
101
102         might_sleep();
103         if (unlikely(!anon_vma)) {
104                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
105                 struct anon_vma *allocated;
106
107                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
108                 allocated = NULL;
109                 if (!anon_vma) {
110                         anon_vma = anon_vma_alloc();
111                         if (unlikely(!anon_vma))
112                                 return -ENOMEM;
113                         allocated = anon_vma;
114                 }
115                 spin_lock(&anon_vma->lock);
116
117                 /* page_table_lock to protect against threads */
118                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
119                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
120                         vma->anon_vma = anon_vma;
121                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
122                         allocated = NULL;
123                 }
124                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
125
126                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
127                 if (unlikely(allocated))
128                         anon_vma_free(allocated);
129         }
130         return 0;
131 }
132
133 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
134 {
135         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
136         list_del(&next->anon_vma_node);
137 }
138
139 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
140 {
141         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
142
143         if (anon_vma)
144                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
145 }
146
147 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
148 {
149         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
150
151         if (anon_vma) {
152                 spin_lock(&anon_vma->lock);
153                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
154                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
155         }
156 }
157
158 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
159 {
160         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
161         int empty;
162
163         if (!anon_vma)
164                 return;
165
166         spin_lock(&anon_vma->lock);
167         list_del(&vma->anon_vma_node);
168
169         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
170         empty = list_empty(&anon_vma->head);
171         spin_unlock(&anon_vma->lock);
172
173         if (empty)
174                 anon_vma_free(anon_vma);
175 }
176
177 static void anon_vma_ctor(void *data)
178 {
179         struct anon_vma *anon_vma = data;
180
181         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
182         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
183 }
184
185 void __init anon_vma_init(void)
186 {
187         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
188                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
189 }
190
191 /*
192  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
193  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
194  */
195 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
196 {
197         struct anon_vma *anon_vma;
198         unsigned long anon_mapping;
199
200         rcu_read_lock();
201         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
202         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
203                 goto out;
204         if (!page_mapped(page))
205                 goto out;
206
207         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
208         spin_lock(&anon_vma->lock);
209         return anon_vma;
210 out:
211         rcu_read_unlock();
212         return NULL;
213 }
214
215 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
216 {
217         spin_unlock(&anon_vma->lock);
218         rcu_read_unlock();
219 }
220
221 /*
222  * At what user virtual address is page expected in @vma?
223  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
224  * within the range mapped the @vma.
225  */
226 static inline unsigned long
227 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
228 {
229         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
230         unsigned long address;
231
232         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
233         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
234                 /* page should be within @vma mapping range */
235                 return -EFAULT;
236         }
237         return address;
238 }
239
240 /*
241  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
242  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
243  */
244 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
245 {
246         if (PageAnon(page)) {
247                 if ((void *)vma->anon_vma !=
248                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
249                         return -EFAULT;
250         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
251                 if (!vma->vm_file ||
252                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
253                         return -EFAULT;
254         } else
255                 return -EFAULT;
256         return vma_address(page, vma);
257 }
258
259 /*
260  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
261  *
262  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
263  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
264  * highly shared pages).
265  *
266  * On success returns with pte mapped and locked.
267  */
268 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
269                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
270 {
271         pgd_t *pgd;
272         pud_t *pud;
273         pmd_t *pmd;
274         pte_t *pte;
275         spinlock_t *ptl;
276
277         pgd = pgd_offset(mm, address);
278         if (!pgd_present(*pgd))
279                 return NULL;
280
281         pud = pud_offset(pgd, address);
282         if (!pud_present(*pud))
283                 return NULL;
284
285         pmd = pmd_offset(pud, address);
286         if (!pmd_present(*pmd))
287                 return NULL;
288
289         pte = pte_offset_map(pmd, address);
290         /* Make a quick check before getting the lock */
291         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
292                 pte_unmap(pte);
293                 return NULL;
294         }
295
296         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
297         spin_lock(ptl);
298         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
299                 *ptlp = ptl;
300                 return pte;
301         }
302         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
303         return NULL;
304 }
305
306 /**
307  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
308  * @page: the page to test
309  * @vma: the VMA to test
310  *
311  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
312  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
313  * valid for normal file or anonymous VMAs.
314  */
315 static int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
316 {
317         unsigned long address;
318         pte_t *pte;
319         spinlock_t *ptl;
320
321         address = vma_address(page, vma);
322         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
323                 return 0;
324         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
325         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
326                 return 0;
327         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
328
329         return 1;
330 }
331
332 /*
333  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
334  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
335  */
336 static int page_referenced_one(struct page *page,
337         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
338 {
339         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
340         unsigned long address;
341         pte_t *pte;
342         spinlock_t *ptl;
343         int referenced = 0;
344
345         address = vma_address(page, vma);
346         if (address == -EFAULT)
347                 goto out;
348
349         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
350         if (!pte)
351                 goto out;
352
353         /*
354          * Don't want to elevate referenced for mlocked page that gets this far,
355          * in order that it progresses to try_to_unmap and is moved to the
356          * unevictable list.
357          */
358         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
359                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
360                 goto out_unmap;
361         }
362
363         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
364                 referenced++;
365
366         /* Pretend the page is referenced if the task has the
367            swap token and is in the middle of a page fault. */
368         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
369                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
370                 referenced++;
371
372 out_unmap:
373         (*mapcount)--;
374         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
375 out:
376         return referenced;
377 }
378
379 static int page_referenced_anon(struct page *page,
380                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
381 {
382         unsigned int mapcount;
383         struct anon_vma *anon_vma;
384         struct vm_area_struct *vma;
385         int referenced = 0;
386
387         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
388         if (!anon_vma)
389                 return referenced;
390
391         mapcount = page_mapcount(page);
392         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
393                 /*
394                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
395                  * counting on behalf of references from different
396                  * cgroups
397                  */
398                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
399                         continue;
400                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
401                 if (!mapcount)
402                         break;
403         }
404
405         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
406         return referenced;
407 }
408
409 /**
410  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
411  * @page: the page we're checking references on.
412  * @mem_cont: target memory controller
413  *
414  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
415  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
416  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
417  * of references it found.
418  *
419  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
420  */
421 static int page_referenced_file(struct page *page,
422                                 struct mem_cgroup *mem_cont)
423 {
424         unsigned int mapcount;
425         struct address_space *mapping = page->mapping;
426         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
427         struct vm_area_struct *vma;
428         struct prio_tree_iter iter;
429         int referenced = 0;
430
431         /*
432          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
433          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
434          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
435          */
436         BUG_ON(PageAnon(page));
437
438         /*
439          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
440          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
441          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
442          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
443          */
444         BUG_ON(!PageLocked(page));
445
446         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
447
448         /*
449          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
450          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
451          */
452         mapcount = page_mapcount(page);
453
454         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
455                 /*
456                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
457                  * counting on behalf of references from different
458                  * cgroups
459                  */
460                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
461                         continue;
462                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
463                 if (!mapcount)
464                         break;
465         }
466
467         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
468         return referenced;
469 }
470
471 /**
472  * page_referenced - test if the page was referenced
473  * @page: the page to test
474  * @is_locked: caller holds lock on the page
475  * @mem_cont: target memory controller
476  *
477  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
478  * returns the number of ptes which referenced the page.
479  */
480 int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
481                         struct mem_cgroup *mem_cont)
482 {
483         int referenced = 0;
484
485         if (TestClearPageReferenced(page))
486                 referenced++;
487
488         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
489                 if (PageAnon(page))
490                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont);
491                 else if (is_locked)
492                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont);
493                 else if (!trylock_page(page))
494                         referenced++;
495                 else {
496                         if (page->mapping)
497                                 referenced +=
498                                         page_referenced_file(page, mem_cont);
499                         unlock_page(page);
500                 }
501         }
502
503         if (page_test_and_clear_young(page))
504                 referenced++;
505
506         return referenced;
507 }
508
509 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
510 {
511         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
512         unsigned long address;
513         pte_t *pte;
514         spinlock_t *ptl;
515         int ret = 0;
516
517         address = vma_address(page, vma);
518         if (address == -EFAULT)
519                 goto out;
520
521         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
522         if (!pte)
523                 goto out;
524
525         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
526                 pte_t entry;
527
528                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
529                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
530                 entry = pte_wrprotect(entry);
531                 entry = pte_mkclean(entry);
532                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
533                 ret = 1;
534         }
535
536         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
537 out:
538         return ret;
539 }
540
541 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
542 {
543         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
544         struct vm_area_struct *vma;
545         struct prio_tree_iter iter;
546         int ret = 0;
547
548         BUG_ON(PageAnon(page));
549
550         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
551         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
552                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
553                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
554         }
555         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
556         return ret;
557 }
558
559 int page_mkclean(struct page *page)
560 {
561         int ret = 0;
562
563         BUG_ON(!PageLocked(page));
564
565         if (page_mapped(page)) {
566                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
567                 if (mapping) {
568                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
569                         if (page_test_dirty(page)) {
570                                 page_clear_dirty(page);
571                                 ret = 1;
572                         }
573                 }
574         }
575
576         return ret;
577 }
578 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
579
580 /**
581  * __page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
582  * @page:       the page to add the mapping to
583  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
584  * @address:    the user virtual address mapped
585  */
586 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
587         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
588 {
589         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
590
591         BUG_ON(!anon_vma);
592         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
593         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
594
595         page->index = linear_page_index(vma, address);
596
597         /*
598          * nr_mapped state can be updated without turning off
599          * interrupts because it is not modified via interrupt.
600          */
601         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
602 }
603
604 /**
605  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
606  * @page:       the page to add the mapping to
607  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
608  * @address:    the user virtual address mapped
609  */
610 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
611         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
612 {
613 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
614         /*
615          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
616          * be set up correctly at this point.
617          *
618          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
619          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
620          * in which case the page is already known to be setup.
621          *
622          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
623          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
624          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
625          */
626         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
627         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
628         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
629         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
630 #endif
631 }
632
633 /**
634  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
635  * @page:       the page to add the mapping to
636  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
637  * @address:    the user virtual address mapped
638  *
639  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
640  */
641 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
642         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
643 {
644         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
645         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
646         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
647                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
648         else
649                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
650 }
651
652 /**
653  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
654  * @page:       the page to add the mapping to
655  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
656  * @address:    the user virtual address mapped
657  *
658  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
659  * This means the inc-and-test can be bypassed.
660  * Page does not have to be locked.
661  */
662 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
663         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
664 {
665         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
666         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
667         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
668 }
669
670 /**
671  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
672  * @page: the page to add the mapping to
673  *
674  * The caller needs to hold the pte lock.
675  */
676 void page_add_file_rmap(struct page *page)
677 {
678         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
679                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
680 }
681
682 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
683 /**
684  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
685  * @page:       the page to add the mapping to
686  * @vma:        the vm area being duplicated
687  * @address:    the user virtual address mapped
688  *
689  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
690  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
691  * quicker.
692  *
693  * The caller needs to hold the pte lock.
694  */
695 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
696 {
697         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
698         if (PageAnon(page))
699                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
700         atomic_inc(&page->_mapcount);
701 }
702 #endif
703
704 /**
705  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
706  * @page: page to remove mapping from
707  * @vma: the vm area in which the mapping is removed
708  *
709  * The caller needs to hold the pte lock.
710  */
711 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
712 {
713         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
714                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
715                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
716                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
717                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
718                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
719                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
720                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
721                         if (vma->vm_ops) {
722                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
723                         }
724                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
725                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
726                         BUG();
727                 }
728
729                 /*
730                  * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
731                  * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
732                  * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
733                  * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
734                  * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
735                  */
736                 if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
737                     page_test_dirty(page)) {
738                         page_clear_dirty(page);
739                         set_page_dirty(page);
740                 }
741                 if (PageAnon(page))
742                         mem_cgroup_uncharge_page(page);
743                 __dec_zone_page_state(page,
744                         PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
745                 /*
746                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
747                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
748                  * which increments mapcount after us but sets mapping
749                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
750                  * and remember that it's only reliable while mapped.
751                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
752                  * faster for those pages still in swapcache.
753                  */
754         }
755 }
756
757 /*
758  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
759  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
760  */
761 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
762                                 int migration)
763 {
764         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
765         unsigned long address;
766         pte_t *pte;
767         pte_t pteval;
768         spinlock_t *ptl;
769         int ret = SWAP_AGAIN;
770
771         address = vma_address(page, vma);
772         if (address == -EFAULT)
773                 goto out;
774
775         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
776         if (!pte)
777                 goto out;
778
779         /*
780          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
781          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
782          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
783          */
784         if (!migration) {
785                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
786                         ret = SWAP_MLOCK;
787                         goto out_unmap;
788                 }
789                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
790                         ret = SWAP_FAIL;
791                         goto out_unmap;
792                 }
793         }
794
795         /* Nuke the page table entry. */
796         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
797         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
798
799         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
800         if (pte_dirty(pteval))
801                 set_page_dirty(page);
802
803         /* Update high watermark before we lower rss */
804         update_hiwater_rss(mm);
805
806         if (PageAnon(page)) {
807                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
808
809                 if (PageSwapCache(page)) {
810                         /*
811                          * Store the swap location in the pte.
812                          * See handle_pte_fault() ...
813                          */
814                         swap_duplicate(entry);
815                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
816                                 spin_lock(&mmlist_lock);
817                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
818                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
819                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
820                         }
821                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
822                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
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                 }
831                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
832                 BUG_ON(pte_file(*pte));
833         } else if (PAGE_MIGRATION && migration) {
834                 /* Establish migration entry for a file page */
835                 swp_entry_t entry;
836                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
837                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
838         } else
839                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
840
841
842         page_remove_rmap(page, vma);
843         page_cache_release(page);
844
845 out_unmap:
846         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
847 out:
848         return ret;
849 }
850
851 /*
852  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
853  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
854  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
855  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
856  *
857  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
858  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
859  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
860  * around the vma's virtual address space.
861  *
862  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
863  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
864  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
865  *
866  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
867  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
868  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
869  *
870  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
871  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
872  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
873  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
874  */
875 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
876 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
877
878 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
879                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
880 {
881         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
882         pgd_t *pgd;
883         pud_t *pud;
884         pmd_t *pmd;
885         pte_t *pte;
886         pte_t pteval;
887         spinlock_t *ptl;
888         struct page *page;
889         unsigned long address;
890         unsigned long end;
891         int ret = SWAP_AGAIN;
892         int locked_vma = 0;
893
894         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
895         end = address + CLUSTER_SIZE;
896         if (address < vma->vm_start)
897                 address = vma->vm_start;
898         if (end > vma->vm_end)
899                 end = vma->vm_end;
900
901         pgd = pgd_offset(mm, address);
902         if (!pgd_present(*pgd))
903                 return ret;
904
905         pud = pud_offset(pgd, address);
906         if (!pud_present(*pud))
907                 return ret;
908
909         pmd = pmd_offset(pud, address);
910         if (!pmd_present(*pmd))
911                 return ret;
912
913         /*
914          * MLOCK_PAGES => feature is configured.
915          * if we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
916          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
917          */
918         if (MLOCK_PAGES && down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
919                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
920                 if (!locked_vma)
921                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
922         }
923
924         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
925
926         /* Update high watermark before we lower rss */
927         update_hiwater_rss(mm);
928
929         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
930                 if (!pte_present(*pte))
931                         continue;
932                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
933                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
934
935                 if (locked_vma) {
936                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
937                         if (page == check_page)
938                                 ret = SWAP_MLOCK;
939                         continue;       /* don't unmap */
940                 }
941
942                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
943                         continue;
944
945                 /* Nuke the page table entry. */
946                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
947                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
948
949                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
950                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
951                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
952
953                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
954                 if (pte_dirty(pteval))
955                         set_page_dirty(page);
956
957                 page_remove_rmap(page, vma);
958                 page_cache_release(page);
959                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
960                 (*mapcount)--;
961         }
962         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
963         if (locked_vma)
964                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
965         return ret;
966 }
967
968 /*
969  * common handling for pages mapped in VM_LOCKED vmas
970  */
971 static int try_to_mlock_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
972 {
973         int mlocked = 0;
974
975         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
976                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
977                         mlock_vma_page(page);
978                         mlocked++;      /* really mlocked the page */
979                 }
980                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
981         }
982         return mlocked;
983 }
984
985 /**
986  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
987  * rmap method
988  * @page: the page to unmap/unlock
989  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
990  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
991  *
992  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
993  * contained in the anon_vma struct it points to.
994  *
995  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
996  * anonymous pages.
997  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
998  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
999  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1000  * 'LOCKED.
1001  */
1002 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int unlock, int migration)
1003 {
1004         struct anon_vma *anon_vma;
1005         struct vm_area_struct *vma;
1006         unsigned int mlocked = 0;
1007         int ret = SWAP_AGAIN;
1008
1009         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1010                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1011
1012         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1013         if (!anon_vma)
1014                 return ret;
1015
1016         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
1017                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1018                         if (!((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
1019                               page_mapped_in_vma(page, vma)))
1020                                 continue;  /* must visit all unlocked vmas */
1021                         ret = SWAP_MLOCK;  /* saw at least one mlocked vma */
1022                 } else {
1023                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1024                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1025                                 break;
1026                 }
1027                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1028                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1029                         if (mlocked)
1030                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1031                 }
1032         }
1033
1034         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1035
1036         if (mlocked)
1037                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1038         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1039                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1040
1041         return ret;
1042 }
1043
1044 /**
1045  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1046  * @page: the page to unmap/unlock
1047  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
1048  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
1049  *
1050  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1051  * contained in the address_space struct it points to.
1052  *
1053  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1054  * object-based pages.
1055  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1056  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1057  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1058  * 'LOCKED.
1059  */
1060 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int unlock, int migration)
1061 {
1062         struct address_space *mapping = page->mapping;
1063         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1064         struct vm_area_struct *vma;
1065         struct prio_tree_iter iter;
1066         int ret = SWAP_AGAIN;
1067         unsigned long cursor;
1068         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1069         unsigned long max_nl_size = 0;
1070         unsigned int mapcount;
1071         unsigned int mlocked = 0;
1072
1073         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1074                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1075
1076         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1077         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1078                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1079                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1080                                 continue;       /* must visit all vmas */
1081                         ret = SWAP_MLOCK;
1082                 } else {
1083                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
1084                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1085                                 goto out;
1086                 }
1087                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1088                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1089                         if (mlocked)
1090                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1091                 }
1092         }
1093
1094         if (mlocked)
1095                 goto out;
1096
1097         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1098                 goto out;
1099
1100         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1101                                                 shared.vm_set.list) {
1102                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1103                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1104                                 continue;       /* must visit all vmas */
1105                         ret = SWAP_MLOCK;       /* leave mlocked == 0 */
1106                         goto out;               /* no need to look further */
1107                 }
1108                 if (!MLOCK_PAGES && !migration && (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1109                         continue;
1110                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1111                 if (cursor > max_nl_cursor)
1112                         max_nl_cursor = cursor;
1113                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1114                 if (cursor > max_nl_size)
1115                         max_nl_size = cursor;
1116         }
1117
1118         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1119                 ret = SWAP_FAIL;
1120                 goto out;
1121         }
1122
1123         /*
1124          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1125          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1126          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1127          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1128          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1129          */
1130         mapcount = page_mapcount(page);
1131         if (!mapcount)
1132                 goto out;
1133         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1134
1135         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1136         if (max_nl_cursor == 0)
1137                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1138
1139         do {
1140                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1141                                                 shared.vm_set.list) {
1142                         if (!MLOCK_PAGES && !migration &&
1143                             (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1144                                 continue;
1145                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1146                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1147                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1148                                 ret = try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1149                                                                 vma, page);
1150                                 if (ret == SWAP_MLOCK)
1151                                         mlocked = 2;    /* to return below */
1152                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1153                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1154                                 if ((int)mapcount <= 0)
1155                                         goto out;
1156                         }
1157                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1158                 }
1159                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1160                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1161         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1162
1163         /*
1164          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1165          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1166          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1167          */
1168         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1169                 vma->vm_private_data = NULL;
1170 out:
1171         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
1172         if (mlocked)
1173                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1174         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1175                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1176         return ret;
1177 }
1178
1179 /**
1180  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1181  * @page: the page to get unmapped
1182  * @migration: migration flag
1183  *
1184  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1185  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1186  * Return values are:
1187  *
1188  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1189  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1190  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1191  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1192  */
1193 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
1194 {
1195         int ret;
1196
1197         BUG_ON(!PageLocked(page));
1198
1199         if (PageAnon(page))
1200                 ret = try_to_unmap_anon(page, 0, migration);
1201         else
1202                 ret = try_to_unmap_file(page, 0, migration);
1203         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1204                 ret = SWAP_SUCCESS;
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1209 /**
1210  * try_to_munlock - try to munlock a page
1211  * @page: the page to be munlocked
1212  *
1213  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1214  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1215  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1216  *
1217  * Return values are:
1218  *
1219  * SWAP_SUCCESS - no vma's holding page mlocked.
1220  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1221  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1222  */
1223 int try_to_munlock(struct page *page)
1224 {
1225         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1226
1227         if (PageAnon(page))
1228                 return try_to_unmap_anon(page, 1, 0);
1229         else
1230                 return try_to_unmap_file(page, 1, 0);
1231 }
1232 #endif