]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/rmap.c
mm: fix handling PTE-mapped THPs in page_referenced()
[karo-tx-linux.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  *       hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
27  *         mapping->i_mmap_rwsem
28  *           anon_vma->rwsem
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  *                   mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
35  *                     mapping->tree_lock (widely used)
36  *                 inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
39  *                   mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
40  *                             in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
41  *                             within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
42  *
43  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *   ->tasklist_lock
45  *     pte map lock
46  */
47
48 #include <linux/mm.h>
49 #include <linux/pagemap.h>
50 #include <linux/swap.h>
51 #include <linux/swapops.h>
52 #include <linux/slab.h>
53 #include <linux/init.h>
54 #include <linux/ksm.h>
55 #include <linux/rmap.h>
56 #include <linux/rcupdate.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/mmu_notifier.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/backing-dev.h>
63 #include <linux/page_idle.h>
64
65 #include <asm/tlbflush.h>
66
67 #include <trace/events/tlb.h>
68
69 #include "internal.h"
70
71 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
72 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
73
74 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
75 {
76         struct anon_vma *anon_vma;
77
78         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
79         if (anon_vma) {
80                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
81                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
82                 anon_vma->parent = anon_vma;
83                 /*
84                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
85                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
86                  */
87                 anon_vma->root = anon_vma;
88         }
89
90         return anon_vma;
91 }
92
93 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
94 {
95         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
96
97         /*
98          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
99          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
100          * freed.
101          *
102          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
103          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
104          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
105          *
106          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
107          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
108          *   LOCK                                 MB
109          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
110          *
111          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
112          * happen _before_ what follows.
113          */
114         might_sleep();
115         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
116                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
117                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
118         }
119
120         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
121 }
122
123 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
124 {
125         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
126 }
127
128 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
129 {
130         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
131 }
132
133 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
134                                 struct anon_vma_chain *avc,
135                                 struct anon_vma *anon_vma)
136 {
137         avc->vma = vma;
138         avc->anon_vma = anon_vma;
139         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
140         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
141 }
142
143 /**
144  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
145  * @vma: the memory region in question
146  *
147  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
148  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
149  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
150  *
151  * The common case will be that we already have one, which
152  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
153  * not we either need to find an adjacent mapping that we
154  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
155  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
156  * allocate a new one.
157  *
158  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
159  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
160  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
161  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
162  * anon_vma isn't actually destroyed).
163  *
164  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
165  * for the new allocation. At the same time, we do not want
166  * to do any locking for the common case of already having
167  * an anon_vma.
168  *
169  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
170  */
171 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
172 {
173         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
174         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
175         struct anon_vma_chain *avc;
176
177         might_sleep();
178
179         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
180         if (!avc)
181                 goto out_enomem;
182
183         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
184         allocated = NULL;
185         if (!anon_vma) {
186                 anon_vma = anon_vma_alloc();
187                 if (unlikely(!anon_vma))
188                         goto out_enomem_free_avc;
189                 allocated = anon_vma;
190         }
191
192         anon_vma_lock_write(anon_vma);
193         /* page_table_lock to protect against threads */
194         spin_lock(&mm->page_table_lock);
195         if (likely(!vma->anon_vma)) {
196                 vma->anon_vma = anon_vma;
197                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
198                 /* vma reference or self-parent link for new root */
199                 anon_vma->degree++;
200                 allocated = NULL;
201                 avc = NULL;
202         }
203         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
204         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
205
206         if (unlikely(allocated))
207                 put_anon_vma(allocated);
208         if (unlikely(avc))
209                 anon_vma_chain_free(avc);
210
211         return 0;
212
213  out_enomem_free_avc:
214         anon_vma_chain_free(avc);
215  out_enomem:
216         return -ENOMEM;
217 }
218
219 /*
220  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
221  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
222  * have the same vma.
223  *
224  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
225  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
226  */
227 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
228 {
229         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
230         if (new_root != root) {
231                 if (WARN_ON_ONCE(root))
232                         up_write(&root->rwsem);
233                 root = new_root;
234                 down_write(&root->rwsem);
235         }
236         return root;
237 }
238
239 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
240 {
241         if (root)
242                 up_write(&root->rwsem);
243 }
244
245 /*
246  * Attach the anon_vmas from src to dst.
247  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
248  *
249  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
250  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
251  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
252  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
253  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
254  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
255  * page is mapped.
256  */
257 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
258 {
259         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
260         struct anon_vma *root = NULL;
261
262         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
263                 struct anon_vma *anon_vma;
264
265                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
266                 if (unlikely(!avc)) {
267                         unlock_anon_vma_root(root);
268                         root = NULL;
269                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
270                         if (!avc)
271                                 goto enomem_failure;
272                 }
273                 anon_vma = pavc->anon_vma;
274                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
275                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
276
277                 /*
278                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
279                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
280                  *
281                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
282                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
283                  * it has self-parent reference and at least one child.
284                  */
285                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
286                                 anon_vma->degree < 2)
287                         dst->anon_vma = anon_vma;
288         }
289         if (dst->anon_vma)
290                 dst->anon_vma->degree++;
291         unlock_anon_vma_root(root);
292         return 0;
293
294  enomem_failure:
295         /*
296          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
297          * decremented in unlink_anon_vmas().
298          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
299          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
300          */
301         dst->anon_vma = NULL;
302         unlink_anon_vmas(dst);
303         return -ENOMEM;
304 }
305
306 /*
307  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
308  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
309  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
310  */
311 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
312 {
313         struct anon_vma_chain *avc;
314         struct anon_vma *anon_vma;
315         int error;
316
317         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
318         if (!pvma->anon_vma)
319                 return 0;
320
321         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
322         vma->anon_vma = NULL;
323
324         /*
325          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
326          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
327          */
328         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
329         if (error)
330                 return error;
331
332         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
333         if (vma->anon_vma)
334                 return 0;
335
336         /* Then add our own anon_vma. */
337         anon_vma = anon_vma_alloc();
338         if (!anon_vma)
339                 goto out_error;
340         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
341         if (!avc)
342                 goto out_error_free_anon_vma;
343
344         /*
345          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
346          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
347          */
348         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
349         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
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_write(anon_vma);
359         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
360         anon_vma->parent->degree++;
361         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
362
363         return 0;
364
365  out_error_free_anon_vma:
366         put_anon_vma(anon_vma);
367  out_error:
368         unlink_anon_vmas(vma);
369         return -ENOMEM;
370 }
371
372 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
373 {
374         struct anon_vma_chain *avc, *next;
375         struct anon_vma *root = NULL;
376
377         /*
378          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
379          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
380          */
381         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
382                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
383
384                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
385                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
386
387                 /*
388                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
389                  * to free them outside the lock.
390                  */
391                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
392                         anon_vma->parent->degree--;
393                         continue;
394                 }
395
396                 list_del(&avc->same_vma);
397                 anon_vma_chain_free(avc);
398         }
399         if (vma->anon_vma)
400                 vma->anon_vma->degree--;
401         unlock_anon_vma_root(root);
402
403         /*
404          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
405          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
406          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
407          */
408         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
409                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
410
411                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
412                 put_anon_vma(anon_vma);
413
414                 list_del(&avc->same_vma);
415                 anon_vma_chain_free(avc);
416         }
417 }
418
419 static void anon_vma_ctor(void *data)
420 {
421         struct anon_vma *anon_vma = data;
422
423         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
424         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
425         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
426 }
427
428 void __init anon_vma_init(void)
429 {
430         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
431                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
432                         anon_vma_ctor);
433         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
434                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
435 }
436
437 /*
438  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
439  *
440  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
441  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
442  * have been relevant to this page.
443  *
444  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
445  * returned may already be freed (and even reused).
446  *
447  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
448  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
449  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
450  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
451  *
452  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
453  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
454  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
455  *
456  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
457  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
458  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
459  */
460 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
461 {
462         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
463         unsigned long anon_mapping;
464
465         rcu_read_lock();
466         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
467         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
468                 goto out;
469         if (!page_mapped(page))
470                 goto out;
471
472         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
473         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
474                 anon_vma = NULL;
475                 goto out;
476         }
477
478         /*
479          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
480          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
481          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
482          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
483          * above cannot corrupt).
484          */
485         if (!page_mapped(page)) {
486                 rcu_read_unlock();
487                 put_anon_vma(anon_vma);
488                 return NULL;
489         }
490 out:
491         rcu_read_unlock();
492
493         return anon_vma;
494 }
495
496 /*
497  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
498  *
499  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
500  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
501  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
502  */
503 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
504 {
505         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
506         struct anon_vma *root_anon_vma;
507         unsigned long anon_mapping;
508
509         rcu_read_lock();
510         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
511         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
512                 goto out;
513         if (!page_mapped(page))
514                 goto out;
515
516         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
517         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
518         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
519                 /*
520                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
521                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
522                  * not go away, see anon_vma_free().
523                  */
524                 if (!page_mapped(page)) {
525                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
526                         anon_vma = NULL;
527                 }
528                 goto out;
529         }
530
531         /* trylock failed, we got to sleep */
532         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
533                 anon_vma = NULL;
534                 goto out;
535         }
536
537         if (!page_mapped(page)) {
538                 rcu_read_unlock();
539                 put_anon_vma(anon_vma);
540                 return NULL;
541         }
542
543         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
544         rcu_read_unlock();
545         anon_vma_lock_read(anon_vma);
546
547         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
548                 /*
549                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
550                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
551                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
552                  */
553                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
554                 __put_anon_vma(anon_vma);
555                 anon_vma = NULL;
556         }
557
558         return anon_vma;
559
560 out:
561         rcu_read_unlock();
562         return anon_vma;
563 }
564
565 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
566 {
567         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
568 }
569
570 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
571 /*
572  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
573  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
574  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
575  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
576  */
577 void try_to_unmap_flush(void)
578 {
579         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
580         int cpu;
581
582         if (!tlb_ubc->flush_required)
583                 return;
584
585         cpu = get_cpu();
586
587         if (cpumask_test_cpu(cpu, &tlb_ubc->cpumask)) {
588                 count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
589                 local_flush_tlb();
590                 trace_tlb_flush(TLB_LOCAL_SHOOTDOWN, TLB_FLUSH_ALL);
591         }
592
593         if (cpumask_any_but(&tlb_ubc->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids)
594                 flush_tlb_others(&tlb_ubc->cpumask, NULL, 0, TLB_FLUSH_ALL);
595         cpumask_clear(&tlb_ubc->cpumask);
596         tlb_ubc->flush_required = false;
597         tlb_ubc->writable = false;
598         put_cpu();
599 }
600
601 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
602 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
603 {
604         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
605
606         if (tlb_ubc->writable)
607                 try_to_unmap_flush();
608 }
609
610 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
611                 struct page *page, bool writable)
612 {
613         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
614
615         cpumask_or(&tlb_ubc->cpumask, &tlb_ubc->cpumask, mm_cpumask(mm));
616         tlb_ubc->flush_required = true;
617
618         /*
619          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
620          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
621          * before the page is queued for IO.
622          */
623         if (writable)
624                 tlb_ubc->writable = true;
625 }
626
627 /*
628  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
629  * unmap operations to reduce IPIs.
630  */
631 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
632 {
633         bool should_defer = false;
634
635         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
636                 return false;
637
638         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
639         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
640                 should_defer = true;
641         put_cpu();
642
643         return should_defer;
644 }
645 #else
646 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
647                 struct page *page, bool writable)
648 {
649 }
650
651 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
652 {
653         return false;
654 }
655 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
656
657 /*
658  * At what user virtual address is page expected in vma?
659  * Caller should check the page is actually part of the vma.
660  */
661 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
662 {
663         unsigned long address;
664         if (PageAnon(page)) {
665                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
666                 /*
667                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
668                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
669                  */
670                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
671                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
672                         return -EFAULT;
673         } else if (page->mapping) {
674                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
675                         return -EFAULT;
676         } else
677                 return -EFAULT;
678         address = __vma_address(page, vma);
679         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
680                 return -EFAULT;
681         return address;
682 }
683
684 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
685 {
686         pgd_t *pgd;
687         pud_t *pud;
688         pmd_t *pmd = NULL;
689         pmd_t pmde;
690
691         pgd = pgd_offset(mm, address);
692         if (!pgd_present(*pgd))
693                 goto out;
694
695         pud = pud_offset(pgd, address);
696         if (!pud_present(*pud))
697                 goto out;
698
699         pmd = pmd_offset(pud, address);
700         /*
701          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
702          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
703          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
704          */
705         pmde = *pmd;
706         barrier();
707         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
708                 pmd = NULL;
709 out:
710         return pmd;
711 }
712
713 /*
714  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
715  *
716  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
717  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
718  * highly shared pages).
719  *
720  * On success returns with pte mapped and locked.
721  */
722 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
723                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
724 {
725         pmd_t *pmd;
726         pte_t *pte;
727         spinlock_t *ptl;
728
729         if (unlikely(PageHuge(page))) {
730                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
731                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
732                 if (!pte)
733                         return NULL;
734
735                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
736                 goto check;
737         }
738
739         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
740         if (!pmd)
741                 return NULL;
742
743         pte = pte_offset_map(pmd, address);
744         /* Make a quick check before getting the lock */
745         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
746                 pte_unmap(pte);
747                 return NULL;
748         }
749
750         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
751 check:
752         spin_lock(ptl);
753         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
754                 *ptlp = ptl;
755                 return pte;
756         }
757         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
758         return NULL;
759 }
760
761 /**
762  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
763  * @page: the page to test
764  * @vma: the VMA to test
765  *
766  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
767  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
768  * valid for normal file or anonymous VMAs.
769  */
770 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
771 {
772         unsigned long address;
773         pte_t *pte;
774         spinlock_t *ptl;
775
776         address = __vma_address(page, vma);
777         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
778                 return 0;
779         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
780         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
781                 return 0;
782         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
783
784         return 1;
785 }
786
787 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
788 /*
789  * Check that @page is mapped at @address into @mm. In contrast to
790  * page_check_address(), this function can handle transparent huge pages.
791  *
792  * On success returns true with pte mapped and locked. For PMD-mapped
793  * transparent huge pages *@ptep is set to NULL.
794  */
795 bool page_check_address_transhuge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
796                                   unsigned long address, pmd_t **pmdp,
797                                   pte_t **ptep, spinlock_t **ptlp)
798 {
799         pgd_t *pgd;
800         pud_t *pud;
801         pmd_t *pmd;
802         pte_t *pte;
803         spinlock_t *ptl;
804
805         if (unlikely(PageHuge(page))) {
806                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
807                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
808                 if (!pte)
809                         return false;
810
811                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
812                 pmd = NULL;
813                 goto check_pte;
814         }
815
816         pgd = pgd_offset(mm, address);
817         if (!pgd_present(*pgd))
818                 return false;
819         pud = pud_offset(pgd, address);
820         if (!pud_present(*pud))
821                 return false;
822         pmd = pmd_offset(pud, address);
823
824         if (pmd_trans_huge(*pmd)) {
825                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
826                 if (!pmd_present(*pmd))
827                         goto unlock_pmd;
828                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
829                         spin_unlock(ptl);
830                         goto map_pte;
831                 }
832
833                 if (pmd_page(*pmd) != page)
834                         goto unlock_pmd;
835
836                 pte = NULL;
837                 goto found;
838 unlock_pmd:
839                 spin_unlock(ptl);
840                 return false;
841         } else {
842                 pmd_t pmde = *pmd;
843
844                 barrier();
845                 if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
846                         return false;
847         }
848 map_pte:
849         pte = pte_offset_map(pmd, address);
850         if (!pte_present(*pte)) {
851                 pte_unmap(pte);
852                 return false;
853         }
854
855         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
856 check_pte:
857         spin_lock(ptl);
858
859         if (!pte_present(*pte)) {
860                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
861                 return false;
862         }
863
864         /* THP can be referenced by any subpage */
865         if (pte_pfn(*pte) - page_to_pfn(page) >= hpage_nr_pages(page)) {
866                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
867                 return false;
868         }
869 found:
870         *ptep = pte;
871         *pmdp = pmd;
872         *ptlp = ptl;
873         return true;
874 }
875 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
876
877 struct page_referenced_arg {
878         int mapcount;
879         int referenced;
880         unsigned long vm_flags;
881         struct mem_cgroup *memcg;
882 };
883 /*
884  * arg: page_referenced_arg will be passed
885  */
886 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
887                         unsigned long address, void *arg)
888 {
889         struct page_referenced_arg *pra = arg;
890         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
891                 .page = page,
892                 .vma = vma,
893                 .address = address,
894         };
895         int referenced = 0;
896
897         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
898                 address = pvmw.address;
899
900                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
901                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
902                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
903                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
904                 }
905
906                 if (pvmw.pte) {
907                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
908                                                 pvmw.pte)) {
909                                 /*
910                                  * Don't treat a reference through
911                                  * a sequentially read mapping as such.
912                                  * If the page has been used in another mapping,
913                                  * we will catch it; if this other mapping is
914                                  * already gone, the unmap path will have set
915                                  * PG_referenced or activated the page.
916                                  */
917                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
918                                         referenced++;
919                         }
920                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
921                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
922                                                 pvmw.pmd))
923                                 referenced++;
924                 } else {
925                         /* unexpected pmd-mapped page? */
926                         WARN_ON_ONCE(1);
927                 }
928
929                 pra->mapcount--;
930         }
931
932         if (referenced)
933                 clear_page_idle(page);
934         if (test_and_clear_page_young(page))
935                 referenced++;
936
937         if (referenced) {
938                 pra->referenced++;
939                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
940         }
941
942         if (!pra->mapcount)
943                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
944
945         return SWAP_AGAIN;
946 }
947
948 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
949 {
950         struct page_referenced_arg *pra = arg;
951         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
952
953         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
954                 return true;
955
956         return false;
957 }
958
959 /**
960  * page_referenced - test if the page was referenced
961  * @page: the page to test
962  * @is_locked: caller holds lock on the page
963  * @memcg: target memory cgroup
964  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
965  *
966  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
967  * returns the number of ptes which referenced the page.
968  */
969 int page_referenced(struct page *page,
970                     int is_locked,
971                     struct mem_cgroup *memcg,
972                     unsigned long *vm_flags)
973 {
974         int ret;
975         int we_locked = 0;
976         struct page_referenced_arg pra = {
977                 .mapcount = total_mapcount(page),
978                 .memcg = memcg,
979         };
980         struct rmap_walk_control rwc = {
981                 .rmap_one = page_referenced_one,
982                 .arg = (void *)&pra,
983                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
984         };
985
986         *vm_flags = 0;
987         if (!page_mapped(page))
988                 return 0;
989
990         if (!page_rmapping(page))
991                 return 0;
992
993         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
994                 we_locked = trylock_page(page);
995                 if (!we_locked)
996                         return 1;
997         }
998
999         /*
1000          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
1001          * counting on behalf of references from different
1002          * cgroups
1003          */
1004         if (memcg) {
1005                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
1006         }
1007
1008         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1009         *vm_flags = pra.vm_flags;
1010
1011         if (we_locked)
1012                 unlock_page(page);
1013
1014         return pra.referenced;
1015 }
1016
1017 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1018                             unsigned long address, void *arg)
1019 {
1020         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1021         pte_t *pte;
1022         spinlock_t *ptl;
1023         int ret = 0;
1024         int *cleaned = arg;
1025
1026         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
1027         if (!pte)
1028                 goto out;
1029
1030         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
1031                 pte_t entry;
1032
1033                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1034                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1035                 entry = pte_wrprotect(entry);
1036                 entry = pte_mkclean(entry);
1037                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
1038                 ret = 1;
1039         }
1040
1041         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1042
1043         if (ret) {
1044                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1045                 (*cleaned)++;
1046         }
1047 out:
1048         return SWAP_AGAIN;
1049 }
1050
1051 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1052 {
1053         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1054                 return false;
1055
1056         return true;
1057 }
1058
1059 int page_mkclean(struct page *page)
1060 {
1061         int cleaned = 0;
1062         struct address_space *mapping;
1063         struct rmap_walk_control rwc = {
1064                 .arg = (void *)&cleaned,
1065                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1066                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1067         };
1068
1069         BUG_ON(!PageLocked(page));
1070
1071         if (!page_mapped(page))
1072                 return 0;
1073
1074         mapping = page_mapping(page);
1075         if (!mapping)
1076                 return 0;
1077
1078         rmap_walk(page, &rwc);
1079
1080         return cleaned;
1081 }
1082 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
1083
1084 /**
1085  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1086  * @page:       the page to move to our anon_vma
1087  * @vma:        the vma the page belongs to
1088  *
1089  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1090  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1091  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1092  * processes.
1093  */
1094 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1095 {
1096         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1097
1098         page = compound_head(page);
1099
1100         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1101         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1102
1103         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1104         /*
1105          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1106          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1107          * PageAnon()) will not see one without the other.
1108          */
1109         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1110 }
1111
1112 /**
1113  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1114  * @page:       Page to add to rmap     
1115  * @vma:        VM area to add page to.
1116  * @address:    User virtual address of the mapping     
1117  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1118  */
1119 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1120         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1121 {
1122         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1123
1124         BUG_ON(!anon_vma);
1125
1126         if (PageAnon(page))
1127                 return;
1128
1129         /*
1130          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1131          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1132          * page mapping!
1133          */
1134         if (!exclusive)
1135                 anon_vma = anon_vma->root;
1136
1137         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1138         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1139         page->index = linear_page_index(vma, address);
1140 }
1141
1142 /**
1143  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1144  * @page:       the page to add the mapping to
1145  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1146  * @address:    the user virtual address mapped
1147  */
1148 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1149         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1150 {
1151 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1152         /*
1153          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1154          * be set up correctly at this point.
1155          *
1156          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1157          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1158          * in which case the page is already known to be setup.
1159          *
1160          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1161          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1162          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1163          */
1164         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1165         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1166 #endif
1167 }
1168
1169 /**
1170  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1171  * @page:       the page to add the mapping to
1172  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1173  * @address:    the user virtual address mapped
1174  * @compound:   charge the page as compound or small page
1175  *
1176  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1177  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1178  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1179  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1180  */
1181 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1182         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1183 {
1184         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1185 }
1186
1187 /*
1188  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1189  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1190  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1191  */
1192 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1193         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1194 {
1195         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1196         bool first;
1197
1198         if (compound) {
1199                 atomic_t *mapcount;
1200                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1201                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1202                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1203                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1204         } else {
1205                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1206         }
1207
1208         if (first) {
1209                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1210                 /*
1211                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1212                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1213                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1214                  * disabled.
1215                  */
1216                 if (compound)
1217                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1218                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1219         }
1220         if (unlikely(PageKsm(page)))
1221                 return;
1222
1223         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1224
1225         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1226         if (first)
1227                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1228                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1229         else
1230                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1235  * @page:       the page to add the mapping to
1236  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1237  * @address:    the user virtual address mapped
1238  * @compound:   charge the page as compound or small page
1239  *
1240  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1241  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1242  * Page does not have to be locked.
1243  */
1244 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1245         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1246 {
1247         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1248
1249         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1250         __SetPageSwapBacked(page);
1251         if (compound) {
1252                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1253                 /* increment count (starts at -1) */
1254                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1255                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1256         } else {
1257                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1258                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1259                 /* increment count (starts at -1) */
1260                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1261         }
1262         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1263         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1264 }
1265
1266 /**
1267  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1268  * @page: the page to add the mapping to
1269  *
1270  * The caller needs to hold the pte lock.
1271  */
1272 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1273 {
1274         int i, nr = 1;
1275
1276         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1277         lock_page_memcg(page);
1278         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1279                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1280                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1281                                 nr++;
1282                 }
1283                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1284                         goto out;
1285                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1286                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1287         } else {
1288                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1289                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1290
1291                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1292                         if (PageMlocked(page))
1293                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1294                 }
1295                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1296                         goto out;
1297         }
1298         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, nr);
1299         mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1300 out:
1301         unlock_page_memcg(page);
1302 }
1303
1304 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1305 {
1306         int i, nr = 1;
1307
1308         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1309         lock_page_memcg(page);
1310
1311         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1312         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1313                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1314                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1315                 goto out;
1316         }
1317
1318         /* page still mapped by someone else? */
1319         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1320                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1321                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1322                                 nr++;
1323                 }
1324                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1325                         goto out;
1326                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1327                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1328         } else {
1329                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1330                         goto out;
1331         }
1332
1333         /*
1334          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_state because
1335          * these counters are not modified in interrupt context, and
1336          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1337          */
1338         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, -nr);
1339         mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1340
1341         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1342                 clear_page_mlock(page);
1343 out:
1344         unlock_page_memcg(page);
1345 }
1346
1347 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1348 {
1349         int i, nr;
1350
1351         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1352                 return;
1353
1354         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1355         if (unlikely(PageHuge(page)))
1356                 return;
1357
1358         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1359                 return;
1360
1361         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1362
1363         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1364                 /*
1365                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1366                  * themi are still mapped.
1367                  */
1368                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1369                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1370                                 nr++;
1371                 }
1372         } else {
1373                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1374         }
1375
1376         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1377                 clear_page_mlock(page);
1378
1379         if (nr) {
1380                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1381                 deferred_split_huge_page(page);
1382         }
1383 }
1384
1385 /**
1386  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1387  * @page:       page to remove mapping from
1388  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1389  *
1390  * The caller needs to hold the pte lock.
1391  */
1392 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1393 {
1394         if (!PageAnon(page))
1395                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1396
1397         if (compound)
1398                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1399
1400         /* page still mapped by someone else? */
1401         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1402                 return;
1403
1404         /*
1405          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1406          * these counters are not modified in interrupt context, and
1407          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1408          */
1409         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1410
1411         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1412                 clear_page_mlock(page);
1413
1414         if (PageTransCompound(page))
1415                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1416
1417         /*
1418          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1419          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1420          * which increments mapcount after us but sets mapping
1421          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1422          * and remember that it's only reliable while mapped.
1423          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1424          * faster for those pages still in swapcache.
1425          */
1426 }
1427
1428 struct rmap_private {
1429         enum ttu_flags flags;
1430         int lazyfreed;
1431 };
1432
1433 /*
1434  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1435  */
1436 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1437                      unsigned long address, void *arg)
1438 {
1439         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1440         pte_t *pte;
1441         pte_t pteval;
1442         spinlock_t *ptl;
1443         int ret = SWAP_AGAIN;
1444         struct rmap_private *rp = arg;
1445         enum ttu_flags flags = rp->flags;
1446
1447         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1448         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1449                 goto out;
1450
1451         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1452                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1453                                 flags & TTU_MIGRATION, page);
1454                 /* check if we have anything to do after split */
1455                 if (page_mapcount(page) == 0)
1456                         goto out;
1457         }
1458
1459         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl,
1460                                  PageTransCompound(page));
1461         if (!pte)
1462                 goto out;
1463
1464         /*
1465          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1466          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1467          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1468          */
1469         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1470                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1471                         /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1472                         if (!PageTransCompound(page)) {
1473                                 /*
1474                                  * Holding pte lock, we do *not* need
1475                                  * mmap_sem here
1476                                  */
1477                                 mlock_vma_page(page);
1478                         }
1479                         ret = SWAP_MLOCK;
1480                         goto out_unmap;
1481                 }
1482                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1483                         goto out_unmap;
1484         }
1485         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1486                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1487                         ret = SWAP_FAIL;
1488                         goto out_unmap;
1489                 }
1490         }
1491
1492         /* Nuke the page table entry. */
1493         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1494         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1495                 /*
1496                  * We clear the PTE but do not flush so potentially a remote
1497                  * CPU could still be writing to the page. If the entry was
1498                  * previously clean then the architecture must guarantee that
1499                  * a clear->dirty transition on a cached TLB entry is written
1500                  * through and traps if the PTE is unmapped.
1501                  */
1502                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pte);
1503
1504                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, page, pte_dirty(pteval));
1505         } else {
1506                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1507         }
1508
1509         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1510         if (pte_dirty(pteval))
1511                 set_page_dirty(page);
1512
1513         /* Update high watermark before we lower rss */
1514         update_hiwater_rss(mm);
1515
1516         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1517                 if (PageHuge(page)) {
1518                         hugetlb_count_sub(1 << compound_order(page), mm);
1519                 } else {
1520                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1521                 }
1522                 set_pte_at(mm, address, pte,
1523                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1524         } else if (pte_unused(pteval)) {
1525                 /*
1526                  * The guest indicated that the page content is of no
1527                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1528                  * will take care of the rest.
1529                  */
1530                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1531         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1532                 swp_entry_t entry;
1533                 pte_t swp_pte;
1534                 /*
1535                  * Store the pfn of the page in a special migration
1536                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1537                  * pte is removed and then restart fault handling.
1538                  */
1539                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1540                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1541                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1542                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1543                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1544         } else if (PageAnon(page)) {
1545                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1546                 pte_t swp_pte;
1547                 /*
1548                  * Store the swap location in the pte.
1549                  * See handle_pte_fault() ...
1550                  */
1551                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
1552
1553                 if (!PageDirty(page) && (flags & TTU_LZFREE)) {
1554                         /* It's a freeable page by MADV_FREE */
1555                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1556                         rp->lazyfreed++;
1557                         goto discard;
1558                 }
1559
1560                 if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1561                         set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1562                         ret = SWAP_FAIL;
1563                         goto out_unmap;
1564                 }
1565                 if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1566                         spin_lock(&mmlist_lock);
1567                         if (list_empty(&mm->mmlist))
1568                                 list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1569                         spin_unlock(&mmlist_lock);
1570                 }
1571                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1572                 inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1573                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1574                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1575                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1576                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1577         } else
1578                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1579
1580 discard:
1581         page_remove_rmap(page, PageHuge(page));
1582         put_page(page);
1583
1584 out_unmap:
1585         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1586         if (ret != SWAP_FAIL && ret != SWAP_MLOCK && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1587                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1588 out:
1589         return ret;
1590 }
1591
1592 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1593 {
1594         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1595
1596         if (!maybe_stack)
1597                 return false;
1598
1599         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1600                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1601                 return true;
1602
1603         return false;
1604 }
1605
1606 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1607 {
1608         return is_vma_temporary_stack(vma);
1609 }
1610
1611 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1612 {
1613         return !page_mapcount(page);
1614 }
1615
1616 /**
1617  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1618  * @page: the page to get unmapped
1619  * @flags: action and flags
1620  *
1621  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1622  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1623  * Return values are:
1624  *
1625  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1626  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1627  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1628  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1629  */
1630 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1631 {
1632         int ret;
1633         struct rmap_private rp = {
1634                 .flags = flags,
1635                 .lazyfreed = 0,
1636         };
1637
1638         struct rmap_walk_control rwc = {
1639                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1640                 .arg = &rp,
1641                 .done = page_mapcount_is_zero,
1642                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1643         };
1644
1645         /*
1646          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1647          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1648          * page tables leading to a race where migration cannot
1649          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1650          * locking requirements of exec(), migration skips
1651          * temporary VMAs until after exec() completes.
1652          */
1653         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1654                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1655
1656         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1657                 ret = rmap_walk_locked(page, &rwc);
1658         else
1659                 ret = rmap_walk(page, &rwc);
1660
1661         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapcount(page)) {
1662                 ret = SWAP_SUCCESS;
1663                 if (rp.lazyfreed && !PageDirty(page))
1664                         ret = SWAP_LZFREE;
1665         }
1666         return ret;
1667 }
1668
1669 static int page_not_mapped(struct page *page)
1670 {
1671         return !page_mapped(page);
1672 };
1673
1674 /**
1675  * try_to_munlock - try to munlock a page
1676  * @page: the page to be munlocked
1677  *
1678  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1679  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1680  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1681  *
1682  * Return values are:
1683  *
1684  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1685  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1686  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1687  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1688  */
1689 int try_to_munlock(struct page *page)
1690 {
1691         int ret;
1692         struct rmap_private rp = {
1693                 .flags = TTU_MUNLOCK,
1694                 .lazyfreed = 0,
1695         };
1696
1697         struct rmap_walk_control rwc = {
1698                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1699                 .arg = &rp,
1700                 .done = page_not_mapped,
1701                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1702
1703         };
1704
1705         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1706
1707         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1712 {
1713         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1714
1715         anon_vma_free(anon_vma);
1716         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1717                 anon_vma_free(root);
1718 }
1719
1720 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1721                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1722 {
1723         struct anon_vma *anon_vma;
1724
1725         if (rwc->anon_lock)
1726                 return rwc->anon_lock(page);
1727
1728         /*
1729          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1730          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1731          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1732          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1733          */
1734         anon_vma = page_anon_vma(page);
1735         if (!anon_vma)
1736                 return NULL;
1737
1738         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1739         return anon_vma;
1740 }
1741
1742 /*
1743  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1744  * rmap method
1745  * @page: the page to be handled
1746  * @rwc: control variable according to each walk type
1747  *
1748  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1749  * contained in the anon_vma struct it points to.
1750  *
1751  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1752  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1753  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1754  * LOCKED.
1755  */
1756 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1757                 bool locked)
1758 {
1759         struct anon_vma *anon_vma;
1760         pgoff_t pgoff;
1761         struct anon_vma_chain *avc;
1762         int ret = SWAP_AGAIN;
1763
1764         if (locked) {
1765                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1766                 /* anon_vma disappear under us? */
1767                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1768         } else {
1769                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1770         }
1771         if (!anon_vma)
1772                 return ret;
1773
1774         pgoff = page_to_pgoff(page);
1775         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1776                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1777                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1778
1779                 cond_resched();
1780
1781                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1782                         continue;
1783
1784                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1785                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1786                         break;
1787                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1788                         break;
1789         }
1790
1791         if (!locked)
1792                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1793         return ret;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1798  * @page: the page to be handled
1799  * @rwc: control variable according to each walk type
1800  *
1801  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1802  * contained in the address_space struct it points to.
1803  *
1804  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1805  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1806  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1807  * LOCKED.
1808  */
1809 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1810                 bool locked)
1811 {
1812         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1813         pgoff_t pgoff;
1814         struct vm_area_struct *vma;
1815         int ret = SWAP_AGAIN;
1816
1817         /*
1818          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1819          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1820          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1821          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1822          */
1823         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1824
1825         if (!mapping)
1826                 return ret;
1827
1828         pgoff = page_to_pgoff(page);
1829         if (!locked)
1830                 i_mmap_lock_read(mapping);
1831         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1832                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1833
1834                 cond_resched();
1835
1836                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1837                         continue;
1838
1839                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1840                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1841                         goto done;
1842                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1843                         goto done;
1844         }
1845
1846 done:
1847         if (!locked)
1848                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1849         return ret;
1850 }
1851
1852 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1853 {
1854         if (unlikely(PageKsm(page)))
1855                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1856         else if (PageAnon(page))
1857                 return rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1858         else
1859                 return rmap_walk_file(page, rwc, false);
1860 }
1861
1862 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1863 int rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1864 {
1865         /* no ksm support for now */
1866         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1867         if (PageAnon(page))
1868                 return rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1869         else
1870                 return rmap_walk_file(page, rwc, true);
1871 }
1872
1873 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1874 /*
1875  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1876  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1877  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1878  */
1879 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1880         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1881 {
1882         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1883
1884         BUG_ON(!anon_vma);
1885
1886         if (PageAnon(page))
1887                 return;
1888         if (!exclusive)
1889                 anon_vma = anon_vma->root;
1890
1891         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1892         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1893         page->index = linear_page_index(vma, address);
1894 }
1895
1896 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1897                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1898 {
1899         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1900         int first;
1901
1902         BUG_ON(!PageLocked(page));
1903         BUG_ON(!anon_vma);
1904         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1905         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1906         if (first)
1907                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1908 }
1909
1910 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1911                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1912 {
1913         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1914         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1915         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1916 }
1917 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */