7e72ca19d68b10cd98bd90be68699f4dbe899fd1
[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 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/memcontrol.h>
51 #include <linux/mmu_notifier.h>
52 #include <linux/migrate.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,
337                                unsigned int *mapcount,
338                                unsigned long *vm_flags)
339 {
340         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
341         unsigned long address;
342         pte_t *pte;
343         spinlock_t *ptl;
344         int referenced = 0;
345
346         address = vma_address(page, vma);
347         if (address == -EFAULT)
348                 goto out;
349
350         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
351         if (!pte)
352                 goto out;
353
354         /*
355          * Don't want to elevate referenced for mlocked page that gets this far,
356          * in order that it progresses to try_to_unmap and is moved to the
357          * unevictable list.
358          */
359         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
360                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
361                 *vm_flags |= VM_LOCKED;
362                 goto out_unmap;
363         }
364
365         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
366                 /*
367                  * Don't treat a reference through a sequentially read
368                  * mapping as such.  If the page has been used in
369                  * another mapping, we will catch it; if this other
370                  * mapping is already gone, the unmap path will have
371                  * set PG_referenced or activated the page.
372                  */
373                 if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
374                         referenced++;
375         }
376
377         /* Pretend the page is referenced if the task has the
378            swap token and is in the middle of a page fault. */
379         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
380                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
381                 referenced++;
382
383 out_unmap:
384         (*mapcount)--;
385         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
386 out:
387         if (referenced)
388                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
389         return referenced;
390 }
391
392 static int page_referenced_anon(struct page *page,
393                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
394                                 unsigned long *vm_flags)
395 {
396         unsigned int mapcount;
397         struct anon_vma *anon_vma;
398         struct vm_area_struct *vma;
399         int referenced = 0;
400
401         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
402         if (!anon_vma)
403                 return referenced;
404
405         mapcount = page_mapcount(page);
406         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
407                 /*
408                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
409                  * counting on behalf of references from different
410                  * cgroups
411                  */
412                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
413                         continue;
414                 referenced += page_referenced_one(page, vma,
415                                                   &mapcount, vm_flags);
416                 if (!mapcount)
417                         break;
418         }
419
420         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
421         return referenced;
422 }
423
424 /**
425  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
426  * @page: the page we're checking references on.
427  * @mem_cont: target memory controller
428  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
429  *
430  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
431  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
432  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
433  * of references it found.
434  *
435  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
436  */
437 static int page_referenced_file(struct page *page,
438                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
439                                 unsigned long *vm_flags)
440 {
441         unsigned int mapcount;
442         struct address_space *mapping = page->mapping;
443         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
444         struct vm_area_struct *vma;
445         struct prio_tree_iter iter;
446         int referenced = 0;
447
448         /*
449          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
450          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
451          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
452          */
453         BUG_ON(PageAnon(page));
454
455         /*
456          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
457          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
458          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
459          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
460          */
461         BUG_ON(!PageLocked(page));
462
463         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
464
465         /*
466          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
467          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
468          */
469         mapcount = page_mapcount(page);
470
471         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
472                 /*
473                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
474                  * counting on behalf of references from different
475                  * cgroups
476                  */
477                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
478                         continue;
479                 referenced += page_referenced_one(page, vma,
480                                                   &mapcount, vm_flags);
481                 if (!mapcount)
482                         break;
483         }
484
485         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
486         return referenced;
487 }
488
489 /**
490  * page_referenced - test if the page was referenced
491  * @page: the page to test
492  * @is_locked: caller holds lock on the page
493  * @mem_cont: target memory controller
494  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
495  *
496  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
497  * returns the number of ptes which referenced the page.
498  */
499 int page_referenced(struct page *page,
500                     int is_locked,
501                     struct mem_cgroup *mem_cont,
502                     unsigned long *vm_flags)
503 {
504         int referenced = 0;
505
506         if (TestClearPageReferenced(page))
507                 referenced++;
508
509         *vm_flags = 0;
510         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
511                 if (PageAnon(page))
512                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
513                                                                 vm_flags);
514                 else if (is_locked)
515                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
516                                                                 vm_flags);
517                 else if (!trylock_page(page))
518                         referenced++;
519                 else {
520                         if (page->mapping)
521                                 referenced += page_referenced_file(page,
522                                                         mem_cont, vm_flags);
523                         unlock_page(page);
524                 }
525         }
526
527         if (page_test_and_clear_young(page))
528                 referenced++;
529
530         return referenced;
531 }
532
533 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
534 {
535         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
536         unsigned long address;
537         pte_t *pte;
538         spinlock_t *ptl;
539         int ret = 0;
540
541         address = vma_address(page, vma);
542         if (address == -EFAULT)
543                 goto out;
544
545         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
546         if (!pte)
547                 goto out;
548
549         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
550                 pte_t entry;
551
552                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
553                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
554                 entry = pte_wrprotect(entry);
555                 entry = pte_mkclean(entry);
556                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
557                 ret = 1;
558         }
559
560         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
561 out:
562         return ret;
563 }
564
565 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
566 {
567         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
568         struct vm_area_struct *vma;
569         struct prio_tree_iter iter;
570         int ret = 0;
571
572         BUG_ON(PageAnon(page));
573
574         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
575         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
576                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
577                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
578         }
579         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
580         return ret;
581 }
582
583 int page_mkclean(struct page *page)
584 {
585         int ret = 0;
586
587         BUG_ON(!PageLocked(page));
588
589         if (page_mapped(page)) {
590                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
591                 if (mapping) {
592                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
593                         if (page_test_dirty(page)) {
594                                 page_clear_dirty(page);
595                                 ret = 1;
596                         }
597                 }
598         }
599
600         return ret;
601 }
602 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
603
604 /**
605  * __page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
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_set_anon_rmap(struct page *page,
611         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
612 {
613         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
614
615         BUG_ON(!anon_vma);
616         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
617         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
618
619         page->index = linear_page_index(vma, address);
620
621         /*
622          * nr_mapped state can be updated without turning off
623          * interrupts because it is not modified via interrupt.
624          */
625         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
626 }
627
628 /**
629  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
630  * @page:       the page to add the mapping to
631  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
632  * @address:    the user virtual address mapped
633  */
634 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
635         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
636 {
637 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
638         /*
639          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
640          * be set up correctly at this point.
641          *
642          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
643          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
644          * in which case the page is already known to be setup.
645          *
646          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
647          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
648          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
649          */
650         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
651         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
652         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
653         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
654 #endif
655 }
656
657 /**
658  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
659  * @page:       the page to add the mapping to
660  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
661  * @address:    the user virtual address mapped
662  *
663  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
664  */
665 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
666         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
667 {
668         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
669         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
670         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
671                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
672         else
673                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
674 }
675
676 /**
677  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
678  * @page:       the page to add the mapping to
679  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
680  * @address:    the user virtual address mapped
681  *
682  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
683  * This means the inc-and-test can be bypassed.
684  * Page does not have to be locked.
685  */
686 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
687         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
688 {
689         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
690         SetPageSwapBacked(page);
691         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
692         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
693         if (page_evictable(page, vma))
694                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
695         else
696                 add_page_to_unevictable_list(page);
697 }
698
699 /**
700  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
701  * @page: the page to add the mapping to
702  *
703  * The caller needs to hold the pte lock.
704  */
705 void page_add_file_rmap(struct page *page)
706 {
707         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
708                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
709                 mem_cgroup_update_mapped_file_stat(page, 1);
710         }
711 }
712
713 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
714 /**
715  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
716  * @page:       the page to add the mapping to
717  * @vma:        the vm area being duplicated
718  * @address:    the user virtual address mapped
719  *
720  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
721  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
722  * quicker.
723  *
724  * The caller needs to hold the pte lock.
725  */
726 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
727 {
728         if (PageAnon(page))
729                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
730         atomic_inc(&page->_mapcount);
731 }
732 #endif
733
734 /**
735  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
736  * @page: page to remove mapping from
737  *
738  * The caller needs to hold the pte lock.
739  */
740 void page_remove_rmap(struct page *page)
741 {
742         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
743                 /*
744                  * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
745                  * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
746                  * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
747                  * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
748                  * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
749                  */
750                 if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
751                     page_test_dirty(page)) {
752                         page_clear_dirty(page);
753                         set_page_dirty(page);
754                 }
755                 if (PageAnon(page))
756                         mem_cgroup_uncharge_page(page);
757                 __dec_zone_page_state(page,
758                         PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
759                 mem_cgroup_update_mapped_file_stat(page, -1);
760                 /*
761                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
762                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
763                  * which increments mapcount after us but sets mapping
764                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
765                  * and remember that it's only reliable while mapped.
766                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
767                  * faster for those pages still in swapcache.
768                  */
769         }
770 }
771
772 /*
773  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
774  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
775  */
776 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
777                                 enum ttu_flags flags)
778 {
779         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
780         unsigned long address;
781         pte_t *pte;
782         pte_t pteval;
783         spinlock_t *ptl;
784         int ret = SWAP_AGAIN;
785
786         address = vma_address(page, vma);
787         if (address == -EFAULT)
788                 goto out;
789
790         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
791         if (!pte)
792                 goto out;
793
794         /*
795          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
796          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
797          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
798          */
799         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
800                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
801                         ret = SWAP_MLOCK;
802                         goto out_unmap;
803                 }
804         }
805         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
806                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
807                         ret = SWAP_FAIL;
808                         goto out_unmap;
809                 }
810         }
811
812         /* Nuke the page table entry. */
813         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
814         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
815
816         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
817         if (pte_dirty(pteval))
818                 set_page_dirty(page);
819
820         /* Update high watermark before we lower rss */
821         update_hiwater_rss(mm);
822
823         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
824                 if (PageAnon(page))
825                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
826                 else
827                         dec_mm_counter(mm, file_rss);
828                 set_pte_at(mm, address, pte,
829                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
830         } else if (PageAnon(page)) {
831                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
832
833                 if (PageSwapCache(page)) {
834                         /*
835                          * Store the swap location in the pte.
836                          * See handle_pte_fault() ...
837                          */
838                         swap_duplicate(entry);
839                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
840                                 spin_lock(&mmlist_lock);
841                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
842                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
843                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
844                         }
845                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
846                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
847                         /*
848                          * Store the pfn of the page in a special migration
849                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
850                          * pte is removed and then restart fault handling.
851                          */
852                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
853                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
854                 }
855                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
856                 BUG_ON(pte_file(*pte));
857         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
858                 /* Establish migration entry for a file page */
859                 swp_entry_t entry;
860                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
861                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
862         } else
863                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
864
865
866         page_remove_rmap(page);
867         page_cache_release(page);
868
869 out_unmap:
870         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
871 out:
872         return ret;
873 }
874
875 /*
876  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
877  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
878  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
879  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
880  *
881  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
882  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
883  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
884  * around the vma's virtual address space.
885  *
886  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
887  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
888  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
889  *
890  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
891  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
892  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
893  *
894  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
895  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
896  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
897  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
898  */
899 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
900 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
901
902 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
903                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
904 {
905         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
906         pgd_t *pgd;
907         pud_t *pud;
908         pmd_t *pmd;
909         pte_t *pte;
910         pte_t pteval;
911         spinlock_t *ptl;
912         struct page *page;
913         unsigned long address;
914         unsigned long end;
915         int ret = SWAP_AGAIN;
916         int locked_vma = 0;
917
918         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
919         end = address + CLUSTER_SIZE;
920         if (address < vma->vm_start)
921                 address = vma->vm_start;
922         if (end > vma->vm_end)
923                 end = vma->vm_end;
924
925         pgd = pgd_offset(mm, address);
926         if (!pgd_present(*pgd))
927                 return ret;
928
929         pud = pud_offset(pgd, address);
930         if (!pud_present(*pud))
931                 return ret;
932
933         pmd = pmd_offset(pud, address);
934         if (!pmd_present(*pmd))
935                 return ret;
936
937         /*
938          * MLOCK_PAGES => feature is configured.
939          * if we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
940          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
941          */
942         if (MLOCK_PAGES && down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
943                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
944                 if (!locked_vma)
945                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
946         }
947
948         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
949
950         /* Update high watermark before we lower rss */
951         update_hiwater_rss(mm);
952
953         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
954                 if (!pte_present(*pte))
955                         continue;
956                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
957                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
958
959                 if (locked_vma) {
960                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
961                         if (page == check_page)
962                                 ret = SWAP_MLOCK;
963                         continue;       /* don't unmap */
964                 }
965
966                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
967                         continue;
968
969                 /* Nuke the page table entry. */
970                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
971                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
972
973                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
974                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
975                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
976
977                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
978                 if (pte_dirty(pteval))
979                         set_page_dirty(page);
980
981                 page_remove_rmap(page);
982                 page_cache_release(page);
983                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
984                 (*mapcount)--;
985         }
986         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
987         if (locked_vma)
988                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
989         return ret;
990 }
991
992 /*
993  * common handling for pages mapped in VM_LOCKED vmas
994  */
995 static int try_to_mlock_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
996 {
997         int mlocked = 0;
998
999         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1000                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1001                         mlock_vma_page(page);
1002                         mlocked++;      /* really mlocked the page */
1003                 }
1004                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1005         }
1006         return mlocked;
1007 }
1008
1009 /**
1010  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1011  * rmap method
1012  * @page: the page to unmap/unlock
1013  * @unlock:  request for unlock rather than unmap [unlikely]
1014  * @migration:  unmapping for migration - ignored if @unlock
1015  *
1016  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1017  * contained in the anon_vma struct it points to.
1018  *
1019  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1020  * anonymous pages.
1021  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1022  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1023  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1024  * 'LOCKED.
1025  */
1026 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1027 {
1028         struct anon_vma *anon_vma;
1029         struct vm_area_struct *vma;
1030         unsigned int mlocked = 0;
1031         int ret = SWAP_AGAIN;
1032         int unlock = TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK;
1033
1034         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1035                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1036
1037         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1038         if (!anon_vma)
1039                 return ret;
1040
1041         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
1042                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1043                         if (!((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
1044                               page_mapped_in_vma(page, vma)))
1045                                 continue;  /* must visit all unlocked vmas */
1046                         ret = SWAP_MLOCK;  /* saw at least one mlocked vma */
1047                 } else {
1048                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, flags);
1049                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1050                                 break;
1051                 }
1052                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1053                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1054                         if (mlocked)
1055                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1056                 }
1057         }
1058
1059         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1060
1061         if (mlocked)
1062                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1063         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1064                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1065
1066         return ret;
1067 }
1068
1069 /**
1070  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1071  * @page: the page to unmap/unlock
1072  * @flags: action and flags
1073  *
1074  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1075  * contained in the address_space struct it points to.
1076  *
1077  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1078  * object-based pages.
1079  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1080  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1081  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1082  * 'LOCKED.
1083  */
1084 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1085 {
1086         struct address_space *mapping = page->mapping;
1087         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1088         struct vm_area_struct *vma;
1089         struct prio_tree_iter iter;
1090         int ret = SWAP_AGAIN;
1091         unsigned long cursor;
1092         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1093         unsigned long max_nl_size = 0;
1094         unsigned int mapcount;
1095         unsigned int mlocked = 0;
1096         int unlock = TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK;
1097
1098         if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock))
1099                 ret = SWAP_SUCCESS;     /* default for try_to_munlock() */
1100
1101         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1102         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1103                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1104                         if (!((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
1105                                                 page_mapped_in_vma(page, vma)))
1106                                 continue;       /* must visit all vmas */
1107                         ret = SWAP_MLOCK;
1108                 } else {
1109                         ret = try_to_unmap_one(page, vma, flags);
1110                         if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
1111                                 goto out;
1112                 }
1113                 if (ret == SWAP_MLOCK) {
1114                         mlocked = try_to_mlock_page(page, vma);
1115                         if (mlocked)
1116                                 break;  /* stop if actually mlocked page */
1117                 }
1118         }
1119
1120         if (mlocked)
1121                 goto out;
1122
1123         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1124                 goto out;
1125
1126         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1127                                                 shared.vm_set.list) {
1128                 if (MLOCK_PAGES && unlikely(unlock)) {
1129                         if (!(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1130                                 continue;       /* must visit all vmas */
1131                         ret = SWAP_MLOCK;       /* leave mlocked == 0 */
1132                         goto out;               /* no need to look further */
1133                 }
1134                 if (!MLOCK_PAGES && !(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1135                         (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1136                         continue;
1137                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1138                 if (cursor > max_nl_cursor)
1139                         max_nl_cursor = cursor;
1140                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1141                 if (cursor > max_nl_size)
1142                         max_nl_size = cursor;
1143         }
1144
1145         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1146                 ret = SWAP_FAIL;
1147                 goto out;
1148         }
1149
1150         /*
1151          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1152          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1153          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1154          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1155          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1156          */
1157         mapcount = page_mapcount(page);
1158         if (!mapcount)
1159                 goto out;
1160         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1161
1162         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1163         if (max_nl_cursor == 0)
1164                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1165
1166         do {
1167                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1168                                                 shared.vm_set.list) {
1169                         if (!MLOCK_PAGES && !(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1170                             (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1171                                 continue;
1172                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1173                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1174                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1175                                 ret = try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1176                                                                 vma, page);
1177                                 if (ret == SWAP_MLOCK)
1178                                         mlocked = 2;    /* to return below */
1179                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1180                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1181                                 if ((int)mapcount <= 0)
1182                                         goto out;
1183                         }
1184                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1185                 }
1186                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
1187                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1188         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1189
1190         /*
1191          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1192          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1193          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1194          */
1195         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1196                 vma->vm_private_data = NULL;
1197 out:
1198         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
1199         if (mlocked)
1200                 ret = SWAP_MLOCK;       /* actually mlocked the page */
1201         else if (ret == SWAP_MLOCK)
1202                 ret = SWAP_AGAIN;       /* saw VM_LOCKED vma */
1203         return ret;
1204 }
1205
1206 /**
1207  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1208  * @page: the page to get unmapped
1209  * @flags: action and flags
1210  *
1211  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1212  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1213  * Return values are:
1214  *
1215  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1216  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1217  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1218  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1219  */
1220 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1221 {
1222         int ret;
1223
1224         BUG_ON(!PageLocked(page));
1225
1226         if (PageAnon(page))
1227                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1228         else
1229                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1230         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1231                 ret = SWAP_SUCCESS;
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 /**
1236  * try_to_munlock - try to munlock a page
1237  * @page: the page to be munlocked
1238  *
1239  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1240  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1241  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1242  *
1243  * Return values are:
1244  *
1245  * SWAP_SUCCESS - no vma's holding page mlocked.
1246  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1247  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1248  */
1249 int try_to_munlock(struct page *page)
1250 {
1251         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1252
1253         if (PageAnon(page))
1254                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1255         else
1256                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1257 }
1258