mm/rmap.c

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