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