page_alloc: remove unused find_zone_movable_pfns_for_nodes() argument
[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  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->mutex
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_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 bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61
62 #include "internal.h"
63
64 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
65 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
66
67 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
68 {
69         struct anon_vma *anon_vma;
70
71         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
72         if (anon_vma) {
73                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
74                 /*
75                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
76                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
77                  */
78                 anon_vma->root = anon_vma;
79         }
80
81         return anon_vma;
82 }
83
84 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
85 {
86         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
87
88         /*
89          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
90          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
91          * freed.
92          *
93          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
94          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
95          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
96          *
97          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
98          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
99          *   LOCK                                 MB
100          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
101          *
102          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
103          * happen _before_ what follows.
104          */
105         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
106                 anon_vma_lock(anon_vma);
107                 anon_vma_unlock(anon_vma);
108         }
109
110         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
111 }
112
113 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
114 {
115         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
116 }
117
118 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
119 {
120         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
121 }
122
123 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
124                                 struct anon_vma_chain *avc,
125                                 struct anon_vma *anon_vma)
126 {
127         avc->vma = vma;
128         avc->anon_vma = anon_vma;
129         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
130
131         /*
132          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
133          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
134          */
135         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
136 }
137
138 /**
139  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
140  * @vma: the memory region in question
141  *
142  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
143  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
144  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
145  *
146  * The common case will be that we already have one, but if
147  * not we either need to find an adjacent mapping that we
148  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
149  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
150  * allocate a new one.
151  *
152  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
153  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
154  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
155  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
156  * anon_vma isn't actually destroyed).
157  *
158  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
159  * for the new allocation. At the same time, we do not want
160  * to do any locking for the common case of already having
161  * an anon_vma.
162  *
163  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
164  */
165 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
166 {
167         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
168         struct anon_vma_chain *avc;
169
170         might_sleep();
171         if (unlikely(!anon_vma)) {
172                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
173                 struct anon_vma *allocated;
174
175                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
176                 if (!avc)
177                         goto out_enomem;
178
179                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
180                 allocated = NULL;
181                 if (!anon_vma) {
182                         anon_vma = anon_vma_alloc();
183                         if (unlikely(!anon_vma))
184                                 goto out_enomem_free_avc;
185                         allocated = anon_vma;
186                 }
187
188                 anon_vma_lock(anon_vma);
189                 /* page_table_lock to protect against threads */
190                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
191                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
192                         vma->anon_vma = anon_vma;
193                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
194                         allocated = NULL;
195                         avc = NULL;
196                 }
197                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
198                 anon_vma_unlock(anon_vma);
199
200                 if (unlikely(allocated))
201                         put_anon_vma(allocated);
202                 if (unlikely(avc))
203                         anon_vma_chain_free(avc);
204         }
205         return 0;
206
207  out_enomem_free_avc:
208         anon_vma_chain_free(avc);
209  out_enomem:
210         return -ENOMEM;
211 }
212
213 /*
214  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
215  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
216  * have the same vma.
217  *
218  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
219  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
220  */
221 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
222 {
223         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
224         if (new_root != root) {
225                 if (WARN_ON_ONCE(root))
226                         mutex_unlock(&root->mutex);
227                 root = new_root;
228                 mutex_lock(&root->mutex);
229         }
230         return root;
231 }
232
233 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
234 {
235         if (root)
236                 mutex_unlock(&root->mutex);
237 }
238
239 /*
240  * Attach the anon_vmas from src to dst.
241  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
242  */
243 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
244 {
245         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
246         struct anon_vma *root = NULL;
247
248         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
249                 struct anon_vma *anon_vma;
250
251                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
252                 if (unlikely(!avc)) {
253                         unlock_anon_vma_root(root);
254                         root = NULL;
255                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
256                         if (!avc)
257                                 goto enomem_failure;
258                 }
259                 anon_vma = pavc->anon_vma;
260                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
261                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
262         }
263         unlock_anon_vma_root(root);
264         return 0;
265
266  enomem_failure:
267         unlink_anon_vmas(dst);
268         return -ENOMEM;
269 }
270
271 /*
272  * Some rmap walk that needs to find all ptes/hugepmds without false
273  * negatives (like migrate and split_huge_page) running concurrent
274  * with operations that copy or move pagetables (like mremap() and
275  * fork()) to be safe. They depend on the anon_vma "same_anon_vma"
276  * list to be in a certain order: the dst_vma must be placed after the
277  * src_vma in the list. This is always guaranteed by fork() but
278  * mremap() needs to call this function to enforce it in case the
279  * dst_vma isn't newly allocated and chained with the anon_vma_clone()
280  * function but just an extension of a pre-existing vma through
281  * vma_merge.
282  *
283  * NOTE: the same_anon_vma list can still be changed by other
284  * processes while mremap runs because mremap doesn't hold the
285  * anon_vma mutex to prevent modifications to the list while it
286  * runs. All we need to enforce is that the relative order of this
287  * process vmas isn't changing (we don't care about other vmas
288  * order). Each vma corresponds to an anon_vma_chain structure so
289  * there's no risk that other processes calling anon_vma_moveto_tail()
290  * and changing the same_anon_vma list under mremap() will screw with
291  * the relative order of this process vmas in the list, because we
292  * they can't alter the order of any vma that belongs to this
293  * process. And there can't be another anon_vma_moveto_tail() running
294  * concurrently with mremap() coming from this process because we hold
295  * the mmap_sem for the whole mremap(). fork() ordering dependency
296  * also shouldn't be affected because fork() only cares that the
297  * parent vmas are placed in the list before the child vmas and
298  * anon_vma_moveto_tail() won't reorder vmas from either the fork()
299  * parent or child.
300  */
301 void anon_vma_moveto_tail(struct vm_area_struct *dst)
302 {
303         struct anon_vma_chain *pavc;
304         struct anon_vma *root = NULL;
305
306         list_for_each_entry_reverse(pavc, &dst->anon_vma_chain, same_vma) {
307                 struct anon_vma *anon_vma = pavc->anon_vma;
308                 VM_BUG_ON(pavc->vma != dst);
309                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
310                 list_del(&pavc->same_anon_vma);
311                 list_add_tail(&pavc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
312         }
313         unlock_anon_vma_root(root);
314 }
315
316 /*
317  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
318  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
319  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
320  */
321 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
322 {
323         struct anon_vma_chain *avc;
324         struct anon_vma *anon_vma;
325
326         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
327         if (!pvma->anon_vma)
328                 return 0;
329
330         /*
331          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
332          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
333          */
334         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
335                 return -ENOMEM;
336
337         /* Then add our own anon_vma. */
338         anon_vma = anon_vma_alloc();
339         if (!anon_vma)
340                 goto out_error;
341         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
342         if (!avc)
343                 goto out_error_free_anon_vma;
344
345         /*
346          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
347          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
348          */
349         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
350         /*
351          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
352          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
353          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
354          */
355         get_anon_vma(anon_vma->root);
356         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
357         vma->anon_vma = anon_vma;
358         anon_vma_lock(anon_vma);
359         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
360         anon_vma_unlock(anon_vma);
361
362         return 0;
363
364  out_error_free_anon_vma:
365         put_anon_vma(anon_vma);
366  out_error:
367         unlink_anon_vmas(vma);
368         return -ENOMEM;
369 }
370
371 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
372 {
373         struct anon_vma_chain *avc, *next;
374         struct anon_vma *root = NULL;
375
376         /*
377          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
378          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
379          */
380         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
381                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
382
383                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
384                 list_del(&avc->same_anon_vma);
385
386                 /*
387                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
388                  * to free them outside the lock.
389                  */
390                 if (list_empty(&anon_vma->head))
391                         continue;
392
393                 list_del(&avc->same_vma);
394                 anon_vma_chain_free(avc);
395         }
396         unlock_anon_vma_root(root);
397
398         /*
399          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
400          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
401          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
402          */
403         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
404                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
405
406                 put_anon_vma(anon_vma);
407
408                 list_del(&avc->same_vma);
409                 anon_vma_chain_free(avc);
410         }
411 }
412
413 static void anon_vma_ctor(void *data)
414 {
415         struct anon_vma *anon_vma = data;
416
417         mutex_init(&anon_vma->mutex);
418         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
419         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
420 }
421
422 void __init anon_vma_init(void)
423 {
424         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
425                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
426         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
427 }
428
429 /*
430  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
431  *
432  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
433  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
434  * have been relevant to this page.
435  *
436  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
437  * returned may already be freed (and even reused).
438  *
439  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
440  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
441  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
442  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
443  *
444  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
445  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
446  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
447  *
448  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
449  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
450  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
451  */
452 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
453 {
454         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
455         unsigned long anon_mapping;
456
457         rcu_read_lock();
458         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
459         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
460                 goto out;
461         if (!page_mapped(page))
462                 goto out;
463
464         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
465         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
466                 anon_vma = NULL;
467                 goto out;
468         }
469
470         /*
471          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
472          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
473          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
474          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
475          * above cannot corrupt).
476          */
477         if (!page_mapped(page)) {
478                 put_anon_vma(anon_vma);
479                 anon_vma = NULL;
480         }
481 out:
482         rcu_read_unlock();
483
484         return anon_vma;
485 }
486
487 /*
488  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
489  *
490  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
491  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
492  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
493  */
494 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
495 {
496         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
497         struct anon_vma *root_anon_vma;
498         unsigned long anon_mapping;
499
500         rcu_read_lock();
501         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
502         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
503                 goto out;
504         if (!page_mapped(page))
505                 goto out;
506
507         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
508         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
509         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
510                 /*
511                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
512                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
513                  * not go away, see anon_vma_free().
514                  */
515                 if (!page_mapped(page)) {
516                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
517                         anon_vma = NULL;
518                 }
519                 goto out;
520         }
521
522         /* trylock failed, we got to sleep */
523         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
524                 anon_vma = NULL;
525                 goto out;
526         }
527
528         if (!page_mapped(page)) {
529                 put_anon_vma(anon_vma);
530                 anon_vma = NULL;
531                 goto out;
532         }
533
534         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
535         rcu_read_unlock();
536         anon_vma_lock(anon_vma);
537
538         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
539                 /*
540                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
541                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
542                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
543                  */
544                 anon_vma_unlock(anon_vma);
545                 __put_anon_vma(anon_vma);
546                 anon_vma = NULL;
547         }
548
549         return anon_vma;
550
551 out:
552         rcu_read_unlock();
553         return anon_vma;
554 }
555
556 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
557 {
558         anon_vma_unlock(anon_vma);
559 }
560
561 /*
562  * At what user virtual address is page expected in @vma?
563  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
564  * within the range mapped the @vma.
565  */
566 inline unsigned long
567 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
568 {
569         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
570         unsigned long address;
571
572         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
573                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
574         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
575         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
576                 /* page should be within @vma mapping range */
577                 return -EFAULT;
578         }
579         return address;
580 }
581
582 /*
583  * At what user virtual address is page expected in vma?
584  * Caller should check the page is actually part of the vma.
585  */
586 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
587 {
588         if (PageAnon(page)) {
589                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
590                 /*
591                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
592                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
593                  */
594                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
595                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
596                         return -EFAULT;
597         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
598                 if (!vma->vm_file ||
599                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
600                         return -EFAULT;
601         } else
602                 return -EFAULT;
603         return vma_address(page, vma);
604 }
605
606 /*
607  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
608  *
609  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
610  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
611  * highly shared pages).
612  *
613  * On success returns with pte mapped and locked.
614  */
615 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
616                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
617 {
618         pgd_t *pgd;
619         pud_t *pud;
620         pmd_t *pmd;
621         pte_t *pte;
622         spinlock_t *ptl;
623
624         if (unlikely(PageHuge(page))) {
625                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
626                 ptl = &mm->page_table_lock;
627                 goto check;
628         }
629
630         pgd = pgd_offset(mm, address);
631         if (!pgd_present(*pgd))
632                 return NULL;
633
634         pud = pud_offset(pgd, address);
635         if (!pud_present(*pud))
636                 return NULL;
637
638         pmd = pmd_offset(pud, address);
639         if (!pmd_present(*pmd))
640                 return NULL;
641         if (pmd_trans_huge(*pmd))
642                 return NULL;
643
644         pte = pte_offset_map(pmd, address);
645         /* Make a quick check before getting the lock */
646         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
647                 pte_unmap(pte);
648                 return NULL;
649         }
650
651         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
652 check:
653         spin_lock(ptl);
654         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
655                 *ptlp = ptl;
656                 return pte;
657         }
658         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
659         return NULL;
660 }
661
662 /**
663  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
664  * @page: the page to test
665  * @vma: the VMA to test
666  *
667  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
668  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
669  * valid for normal file or anonymous VMAs.
670  */
671 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
672 {
673         unsigned long address;
674         pte_t *pte;
675         spinlock_t *ptl;
676
677         address = vma_address(page, vma);
678         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
679                 return 0;
680         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
681         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
682                 return 0;
683         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
684
685         return 1;
686 }
687
688 /*
689  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
690  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
691  */
692 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
693                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
694                         unsigned long *vm_flags)
695 {
696         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
697         int referenced = 0;
698
699         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
700                 pmd_t *pmd;
701
702                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
703                 /*
704                  * rmap might return false positives; we must filter
705                  * these out using page_check_address_pmd().
706                  */
707                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
708                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
709                 if (!pmd) {
710                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
711                         goto out;
712                 }
713
714                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
715                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
716                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
717                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
718                         goto out;
719                 }
720
721                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
722                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
723                         referenced++;
724                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
725         } else {
726                 pte_t *pte;
727                 spinlock_t *ptl;
728
729                 /*
730                  * rmap might return false positives; we must filter
731                  * these out using page_check_address().
732                  */
733                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
734                 if (!pte)
735                         goto out;
736
737                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
738                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
739                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
740                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
741                         goto out;
742                 }
743
744                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
745                         /*
746                          * Don't treat a reference through a sequentially read
747                          * mapping as such.  If the page has been used in
748                          * another mapping, we will catch it; if this other
749                          * mapping is already gone, the unmap path will have
750                          * set PG_referenced or activated the page.
751                          */
752                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
753                                 referenced++;
754                 }
755                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
756         }
757
758         /* Pretend the page is referenced if the task has the
759            swap token and is in the middle of a page fault. */
760         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
761                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
762                 referenced++;
763
764         (*mapcount)--;
765
766         if (referenced)
767                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
768 out:
769         return referenced;
770 }
771
772 static int page_referenced_anon(struct page *page,
773                                 struct mem_cgroup *memcg,
774                                 unsigned long *vm_flags)
775 {
776         unsigned int mapcount;
777         struct anon_vma *anon_vma;
778         struct anon_vma_chain *avc;
779         int referenced = 0;
780
781         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
782         if (!anon_vma)
783                 return referenced;
784
785         mapcount = page_mapcount(page);
786         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
787                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
788                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
789                 if (address == -EFAULT)
790                         continue;
791                 /*
792                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
793                  * counting on behalf of references from different
794                  * cgroups
795                  */
796                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
797                         continue;
798                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
799                                                   &mapcount, vm_flags);
800                 if (!mapcount)
801                         break;
802         }
803
804         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
805         return referenced;
806 }
807
808 /**
809  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
810  * @page: the page we're checking references on.
811  * @memcg: target memory control group
812  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
813  *
814  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
815  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
816  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
817  * of references it found.
818  *
819  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
820  */
821 static int page_referenced_file(struct page *page,
822                                 struct mem_cgroup *memcg,
823                                 unsigned long *vm_flags)
824 {
825         unsigned int mapcount;
826         struct address_space *mapping = page->mapping;
827         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
828         struct vm_area_struct *vma;
829         struct prio_tree_iter iter;
830         int referenced = 0;
831
832         /*
833          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
834          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
835          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
836          */
837         BUG_ON(PageAnon(page));
838
839         /*
840          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
841          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
842          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
843          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
844          */
845         BUG_ON(!PageLocked(page));
846
847         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
848
849         /*
850          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
851          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
852          */
853         mapcount = page_mapcount(page);
854
855         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
856                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
857                 if (address == -EFAULT)
858                         continue;
859                 /*
860                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
861                  * counting on behalf of references from different
862                  * cgroups
863                  */
864                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
865                         continue;
866                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
867                                                   &mapcount, vm_flags);
868                 if (!mapcount)
869                         break;
870         }
871
872         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
873         return referenced;
874 }
875
876 /**
877  * page_referenced - test if the page was referenced
878  * @page: the page to test
879  * @is_locked: caller holds lock on the page
880  * @memcg: target memory cgroup
881  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
882  *
883  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
884  * returns the number of ptes which referenced the page.
885  */
886 int page_referenced(struct page *page,
887                     int is_locked,
888                     struct mem_cgroup *memcg,
889                     unsigned long *vm_flags)
890 {
891         int referenced = 0;
892         int we_locked = 0;
893
894         *vm_flags = 0;
895         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
896                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
897                         we_locked = trylock_page(page);
898                         if (!we_locked) {
899                                 referenced++;
900                                 goto out;
901                         }
902                 }
903                 if (unlikely(PageKsm(page)))
904                         referenced += page_referenced_ksm(page, memcg,
905                                                                 vm_flags);
906                 else if (PageAnon(page))
907                         referenced += page_referenced_anon(page, memcg,
908                                                                 vm_flags);
909                 else if (page->mapping)
910                         referenced += page_referenced_file(page, memcg,
911                                                                 vm_flags);
912                 if (we_locked)
913                         unlock_page(page);
914
915                 if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
916                         referenced++;
917         }
918 out:
919         return referenced;
920 }
921
922 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
923                             unsigned long address)
924 {
925         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
926         pte_t *pte;
927         spinlock_t *ptl;
928         int ret = 0;
929
930         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
931         if (!pte)
932                 goto out;
933
934         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
935                 pte_t entry;
936
937                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
938                 entry = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
939                 entry = pte_wrprotect(entry);
940                 entry = pte_mkclean(entry);
941                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
942                 ret = 1;
943         }
944
945         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
946 out:
947         return ret;
948 }
949
950 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
951 {
952         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
953         struct vm_area_struct *vma;
954         struct prio_tree_iter iter;
955         int ret = 0;
956
957         BUG_ON(PageAnon(page));
958
959         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
960         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
961                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
962                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
963                         if (address == -EFAULT)
964                                 continue;
965                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
966                 }
967         }
968         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
969         return ret;
970 }
971
972 int page_mkclean(struct page *page)
973 {
974         int ret = 0;
975
976         BUG_ON(!PageLocked(page));
977
978         if (page_mapped(page)) {
979                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
980                 if (mapping) {
981                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
982                         if (page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
983                                 ret = 1;
984                 }
985         }
986
987         return ret;
988 }
989 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
990
991 /**
992  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
993  * @page:       the page to move to our anon_vma
994  * @vma:        the vma the page belongs to
995  * @address:    the user virtual address mapped
996  *
997  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
998  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
999  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1000  * processes.
1001  */
1002 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
1003         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1004 {
1005         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1006
1007         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1008         VM_BUG_ON(!anon_vma);
1009         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1010
1011         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1012         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1013 }
1014
1015 /**
1016  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1017  * @page:       Page to add to rmap     
1018  * @vma:        VM area to add page to.
1019  * @address:    User virtual address of the mapping     
1020  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1021  */
1022 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1023         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1024 {
1025         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1026
1027         BUG_ON(!anon_vma);
1028
1029         if (PageAnon(page))
1030                 return;
1031
1032         /*
1033          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1034          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1035          * page mapping!
1036          */
1037         if (!exclusive)
1038                 anon_vma = anon_vma->root;
1039
1040         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1041         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1042         page->index = linear_page_index(vma, address);
1043 }
1044
1045 /**
1046  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1047  * @page:       the page to add the mapping to
1048  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1049  * @address:    the user virtual address mapped
1050  */
1051 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1052         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1053 {
1054 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1055         /*
1056          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1057          * be set up correctly at this point.
1058          *
1059          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1060          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1061          * in which case the page is already known to be setup.
1062          *
1063          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1064          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1065          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1066          */
1067         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1068         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1069 #endif
1070 }
1071
1072 /**
1073  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1074  * @page:       the page to add the mapping to
1075  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1076  * @address:    the user virtual address mapped
1077  *
1078  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1079  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1080  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1081  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1082  */
1083 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1084         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1085 {
1086         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1091  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1092  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1093  */
1094 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1095         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1096 {
1097         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1098         if (first) {
1099                 if (!PageTransHuge(page))
1100                         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1101                 else
1102                         __inc_zone_page_state(page,
1103                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1104         }
1105         if (unlikely(PageKsm(page)))
1106                 return;
1107
1108         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1109         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1110         if (first)
1111                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1112         else
1113                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1114 }
1115
1116 /**
1117  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1118  * @page:       the page to add the mapping to
1119  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1120  * @address:    the user virtual address mapped
1121  *
1122  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1123  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1124  * Page does not have to be locked.
1125  */
1126 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1127         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1128 {
1129         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1130         SetPageSwapBacked(page);
1131         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1132         if (!PageTransHuge(page))
1133                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1134         else
1135                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1136         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1137         if (page_evictable(page, vma))
1138                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1139         else
1140                 add_page_to_unevictable_list(page);
1141 }
1142
1143 /**
1144  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1145  * @page: the page to add the mapping to
1146  *
1147  * The caller needs to hold the pte lock.
1148  */
1149 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1150 {
1151         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1152                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1153                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1154         }
1155 }
1156
1157 /**
1158  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1159  * @page: page to remove mapping from
1160  *
1161  * The caller needs to hold the pte lock.
1162  */
1163 void page_remove_rmap(struct page *page)
1164 {
1165         /* page still mapped by someone else? */
1166         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1167                 return;
1168
1169         /*
1170          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1171          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1172          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1173          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1174          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1175          */
1176         if ((!PageAnon(page) || PageSwapCache(page)) &&
1177             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1178                 set_page_dirty(page);
1179         /*
1180          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1181          * and not charged by memcg for now.
1182          */
1183         if (unlikely(PageHuge(page)))
1184                 return;
1185         if (PageAnon(page)) {
1186                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1187                 if (!PageTransHuge(page))
1188                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1189                 else
1190                         __dec_zone_page_state(page,
1191                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1192         } else {
1193                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1194                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1195         }
1196         /*
1197          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1198          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1199          * which increments mapcount after us but sets mapping
1200          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1201          * and remember that it's only reliable while mapped.
1202          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1203          * faster for those pages still in swapcache.
1204          */
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1209  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1210  */
1211 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1212                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1213 {
1214         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1215         pte_t *pte;
1216         pte_t pteval;
1217         spinlock_t *ptl;
1218         int ret = SWAP_AGAIN;
1219
1220         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1221         if (!pte)
1222                 goto out;
1223
1224         /*
1225          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1226          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1227          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1228          */
1229         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1230                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1231                         goto out_mlock;
1232
1233                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1234                         goto out_unmap;
1235         }
1236         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1237                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1238                         ret = SWAP_FAIL;
1239                         goto out_unmap;
1240                 }
1241         }
1242
1243         /* Nuke the page table entry. */
1244         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1245         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1246
1247         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1248         if (pte_dirty(pteval))
1249                 set_page_dirty(page);
1250
1251         /* Update high watermark before we lower rss */
1252         update_hiwater_rss(mm);
1253
1254         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1255                 if (PageAnon(page))
1256                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1257                 else
1258                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1259                 set_pte_at(mm, address, pte,
1260                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1261         } else if (PageAnon(page)) {
1262                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1263
1264                 if (PageSwapCache(page)) {
1265                         /*
1266                          * Store the swap location in the pte.
1267                          * See handle_pte_fault() ...
1268                          */
1269                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1270                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1271                                 ret = SWAP_FAIL;
1272                                 goto out_unmap;
1273                         }
1274                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1275                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1276                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1277                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1278                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1279                         }
1280                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1281                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1282                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1283                         /*
1284                          * Store the pfn of the page in a special migration
1285                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1286                          * pte is removed and then restart fault handling.
1287                          */
1288                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1289                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1290                 }
1291                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1292                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1293         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1294                    (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1295                 /* Establish migration entry for a file page */
1296                 swp_entry_t entry;
1297                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1298                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1299         } else
1300                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1301
1302         page_remove_rmap(page);
1303         page_cache_release(page);
1304
1305 out_unmap:
1306         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1307 out:
1308         return ret;
1309
1310 out_mlock:
1311         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1312
1313
1314         /*
1315          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1316          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1317          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1318          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1319          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1320          * page is actually mlocked.
1321          */
1322         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1323                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1324                         mlock_vma_page(page);
1325                         ret = SWAP_MLOCK;
1326                 }
1327                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1328         }
1329         return ret;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1334  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1335  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1336  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1337  *
1338  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1339  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1340  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1341  * around the vma's virtual address space.
1342  *
1343  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1344  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1345  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1346  *
1347  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1348  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1349  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1350  *
1351  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1352  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1353  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1354  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1355  */
1356 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1357 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1358
1359 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1360                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1361 {
1362         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1363         pgd_t *pgd;
1364         pud_t *pud;
1365         pmd_t *pmd;
1366         pte_t *pte;
1367         pte_t pteval;
1368         spinlock_t *ptl;
1369         struct page *page;
1370         unsigned long address;
1371         unsigned long end;
1372         int ret = SWAP_AGAIN;
1373         int locked_vma = 0;
1374
1375         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1376         end = address + CLUSTER_SIZE;
1377         if (address < vma->vm_start)
1378                 address = vma->vm_start;
1379         if (end > vma->vm_end)
1380                 end = vma->vm_end;
1381
1382         pgd = pgd_offset(mm, address);
1383         if (!pgd_present(*pgd))
1384                 return ret;
1385
1386         pud = pud_offset(pgd, address);
1387         if (!pud_present(*pud))
1388                 return ret;
1389
1390         pmd = pmd_offset(pud, address);
1391         if (!pmd_present(*pmd))
1392                 return ret;
1393
1394         /*
1395          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1396          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1397          */
1398         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1399                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1400                 if (!locked_vma)
1401                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1402         }
1403
1404         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1405
1406         /* Update high watermark before we lower rss */
1407         update_hiwater_rss(mm);
1408
1409         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1410                 if (!pte_present(*pte))
1411                         continue;
1412                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1413                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1414
1415                 if (locked_vma) {
1416                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1417                         if (page == check_page)
1418                                 ret = SWAP_MLOCK;
1419                         continue;       /* don't unmap */
1420                 }
1421
1422                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1423                         continue;
1424
1425                 /* Nuke the page table entry. */
1426                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1427                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1428
1429                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1430                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1431                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1432
1433                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1434                 if (pte_dirty(pteval))
1435                         set_page_dirty(page);
1436
1437                 page_remove_rmap(page);
1438                 page_cache_release(page);
1439                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1440                 (*mapcount)--;
1441         }
1442         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1443         if (locked_vma)
1444                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1445         return ret;
1446 }
1447
1448 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1449 {
1450         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1451
1452         if (!maybe_stack)
1453                 return false;
1454
1455         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1456                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1457                 return true;
1458
1459         return false;
1460 }
1461
1462 /**
1463  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1464  * rmap method
1465  * @page: the page to unmap/unlock
1466  * @flags: action and flags
1467  *
1468  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1469  * contained in the anon_vma struct it points to.
1470  *
1471  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1472  * anonymous pages.
1473  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1474  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1475  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1476  * 'LOCKED.
1477  */
1478 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1479 {
1480         struct anon_vma *anon_vma;
1481         struct anon_vma_chain *avc;
1482         int ret = SWAP_AGAIN;
1483
1484         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1485         if (!anon_vma)
1486                 return ret;
1487
1488         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1489                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1490                 unsigned long address;
1491
1492                 /*
1493                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1494                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1495                  * page tables leading to a race where migration cannot
1496                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1497                  * locking requirements of exec(), migration skips
1498                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1499                  */
1500                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1501                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1502                         continue;
1503
1504                 address = vma_address(page, vma);
1505                 if (address == -EFAULT)
1506                         continue;
1507                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1508                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1509                         break;
1510         }
1511
1512         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1513         return ret;
1514 }
1515
1516 /**
1517  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1518  * @page: the page to unmap/unlock
1519  * @flags: action and flags
1520  *
1521  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1522  * contained in the address_space struct it points to.
1523  *
1524  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1525  * object-based pages.
1526  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1527  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1528  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1529  * 'LOCKED.
1530  */
1531 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1532 {
1533         struct address_space *mapping = page->mapping;
1534         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1535         struct vm_area_struct *vma;
1536         struct prio_tree_iter iter;
1537         int ret = SWAP_AGAIN;
1538         unsigned long cursor;
1539         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1540         unsigned long max_nl_size = 0;
1541         unsigned int mapcount;
1542
1543         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1544         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1545                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1546                 if (address == -EFAULT)
1547                         continue;
1548                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1549                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1550                         goto out;
1551         }
1552
1553         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1554                 goto out;
1555
1556         /*
1557          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1558          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1559          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1560          */
1561         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1562                 goto out;
1563
1564         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1565                                                 shared.vm_set.list) {
1566                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1567                 if (cursor > max_nl_cursor)
1568                         max_nl_cursor = cursor;
1569                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1570                 if (cursor > max_nl_size)
1571                         max_nl_size = cursor;
1572         }
1573
1574         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1575                 ret = SWAP_FAIL;
1576                 goto out;
1577         }
1578
1579         /*
1580          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1581          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1582          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1583          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1584          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1585          */
1586         mapcount = page_mapcount(page);
1587         if (!mapcount)
1588                 goto out;
1589         cond_resched();
1590
1591         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1592         if (max_nl_cursor == 0)
1593                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1594
1595         do {
1596                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1597                                                 shared.vm_set.list) {
1598                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1599                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1600                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1601                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1602                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1603                                         ret = SWAP_MLOCK;
1604                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1605                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1606                                 if ((int)mapcount <= 0)
1607                                         goto out;
1608                         }
1609                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1610                 }
1611                 cond_resched();
1612                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1613         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1614
1615         /*
1616          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1617          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1618          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1619          */
1620         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1621                 vma->vm_private_data = NULL;
1622 out:
1623         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1624         return ret;
1625 }
1626
1627 /**
1628  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1629  * @page: the page to get unmapped
1630  * @flags: action and flags
1631  *
1632  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1633  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1634  * Return values are:
1635  *
1636  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1637  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1638  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1639  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1640  */
1641 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1642 {
1643         int ret;
1644
1645         BUG_ON(!PageLocked(page));
1646         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1647
1648         if (unlikely(PageKsm(page)))
1649                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1650         else if (PageAnon(page))
1651                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1652         else
1653                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1654         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1655                 ret = SWAP_SUCCESS;
1656         return ret;
1657 }
1658
1659 /**
1660  * try_to_munlock - try to munlock a page
1661  * @page: the page to be munlocked
1662  *
1663  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1664  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1665  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1666  *
1667  * Return values are:
1668  *
1669  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1670  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1671  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1672  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1673  */
1674 int try_to_munlock(struct page *page)
1675 {
1676         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1677
1678         if (unlikely(PageKsm(page)))
1679                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1680         else if (PageAnon(page))
1681                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1682         else
1683                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1684 }
1685
1686 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1687 {
1688         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1689
1690         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1691                 anon_vma_free(root);
1692
1693         anon_vma_free(anon_vma);
1694 }
1695
1696 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1697 /*
1698  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1699  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1700  */
1701 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1702                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1703 {
1704         struct anon_vma *anon_vma;
1705         struct anon_vma_chain *avc;
1706         int ret = SWAP_AGAIN;
1707
1708         /*
1709          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1710          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1711          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1712          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1713          */
1714         anon_vma = page_anon_vma(page);
1715         if (!anon_vma)
1716                 return ret;
1717         anon_vma_lock(anon_vma);
1718         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1719                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1720                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1721                 if (address == -EFAULT)
1722                         continue;
1723                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1724                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1725                         break;
1726         }
1727         anon_vma_unlock(anon_vma);
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1732                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1733 {
1734         struct address_space *mapping = page->mapping;
1735         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1736         struct vm_area_struct *vma;
1737         struct prio_tree_iter iter;
1738         int ret = SWAP_AGAIN;
1739
1740         if (!mapping)
1741                 return ret;
1742         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1743         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1744                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1745                 if (address == -EFAULT)
1746                         continue;
1747                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1748                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1749                         break;
1750         }
1751         /*
1752          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1753          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1754          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1755          */
1756         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1757         return ret;
1758 }
1759
1760 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1761                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1762 {
1763         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1764
1765         if (unlikely(PageKsm(page)))
1766                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1767         else if (PageAnon(page))
1768                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1769         else
1770                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1771 }
1772 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1773
1774 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1775 /*
1776  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1777  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1778  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1779  */
1780 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1781         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1782 {
1783         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1784
1785         BUG_ON(!anon_vma);
1786
1787         if (PageAnon(page))
1788                 return;
1789         if (!exclusive)
1790                 anon_vma = anon_vma->root;
1791
1792         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1793         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1794         page->index = linear_page_index(vma, address);
1795 }
1796
1797 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1798                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1799 {
1800         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1801         int first;
1802
1803         BUG_ON(!PageLocked(page));
1804         BUG_ON(!anon_vma);
1805         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1806         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1807         if (first)
1808                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1809 }
1810
1811 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1812                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1813 {
1814         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1815         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1816         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1817 }
1818 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */