]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/rmap.c
mm: rework mapcount accounting to enable 4k mapping of THPs
[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_rwsem
27  *         anon_vma->rwsem
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  *                 mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
34  *                   mapping->tree_lock (widely used)
35  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
38  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
39  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
40  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
41  *
42  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
43  *   ->tasklist_lock
44  *     pte map lock
45  */
46
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/pagemap.h>
49 #include <linux/swap.h>
50 #include <linux/swapops.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/ksm.h>
54 #include <linux/rmap.h>
55 #include <linux/rcupdate.h>
56 #include <linux/export.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/mmu_notifier.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/backing-dev.h>
62 #include <linux/page_idle.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65
66 #include <trace/events/tlb.h>
67
68 #include "internal.h"
69
70 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
71 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
72
73 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
74 {
75         struct anon_vma *anon_vma;
76
77         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
78         if (anon_vma) {
79                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
80                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
81                 anon_vma->parent = anon_vma;
82                 /*
83                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
84                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
85                  */
86                 anon_vma->root = anon_vma;
87         }
88
89         return anon_vma;
90 }
91
92 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
93 {
94         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
95
96         /*
97          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
98          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
99          * freed.
100          *
101          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
102          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
103          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
104          *
105          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
106          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
107          *   LOCK                                 MB
108          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
109          *
110          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
111          * happen _before_ what follows.
112          */
113         might_sleep();
114         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
115                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
116                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
117         }
118
119         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
120 }
121
122 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
123 {
124         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
125 }
126
127 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
128 {
129         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
130 }
131
132 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
133                                 struct anon_vma_chain *avc,
134                                 struct anon_vma *anon_vma)
135 {
136         avc->vma = vma;
137         avc->anon_vma = anon_vma;
138         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
139         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
140 }
141
142 /**
143  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
144  * @vma: the memory region in question
145  *
146  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
147  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
148  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
149  *
150  * The common case will be that we already have one, but if
151  * not we either need to find an adjacent mapping that we
152  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
153  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
154  * allocate a new one.
155  *
156  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
157  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
158  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
159  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
160  * anon_vma isn't actually destroyed).
161  *
162  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
163  * for the new allocation. At the same time, we do not want
164  * to do any locking for the common case of already having
165  * an anon_vma.
166  *
167  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
168  */
169 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
170 {
171         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
172         struct anon_vma_chain *avc;
173
174         might_sleep();
175         if (unlikely(!anon_vma)) {
176                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
177                 struct anon_vma *allocated;
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                 BUG_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, anon_vma_ctor);
432         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
433 }
434
435 /*
436  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
437  *
438  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
439  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
440  * have been relevant to this page.
441  *
442  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
443  * returned may already be freed (and even reused).
444  *
445  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
446  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
447  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
448  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
449  *
450  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
451  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
452  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
453  *
454  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
455  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
456  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
457  */
458 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
459 {
460         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
461         unsigned long anon_mapping;
462
463         rcu_read_lock();
464         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
465         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
466                 goto out;
467         if (!page_mapped(page))
468                 goto out;
469
470         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
471         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
472                 anon_vma = NULL;
473                 goto out;
474         }
475
476         /*
477          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
478          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
479          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
480          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
481          * above cannot corrupt).
482          */
483         if (!page_mapped(page)) {
484                 rcu_read_unlock();
485                 put_anon_vma(anon_vma);
486                 return NULL;
487         }
488 out:
489         rcu_read_unlock();
490
491         return anon_vma;
492 }
493
494 /*
495  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
496  *
497  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
498  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
499  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
500  */
501 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
502 {
503         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
504         struct anon_vma *root_anon_vma;
505         unsigned long anon_mapping;
506
507         rcu_read_lock();
508         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
509         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
510                 goto out;
511         if (!page_mapped(page))
512                 goto out;
513
514         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
515         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
516         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
517                 /*
518                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
519                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
520                  * not go away, see anon_vma_free().
521                  */
522                 if (!page_mapped(page)) {
523                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
524                         anon_vma = NULL;
525                 }
526                 goto out;
527         }
528
529         /* trylock failed, we got to sleep */
530         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
531                 anon_vma = NULL;
532                 goto out;
533         }
534
535         if (!page_mapped(page)) {
536                 rcu_read_unlock();
537                 put_anon_vma(anon_vma);
538                 return NULL;
539         }
540
541         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
542         rcu_read_unlock();
543         anon_vma_lock_read(anon_vma);
544
545         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
546                 /*
547                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
548                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
549                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
550                  */
551                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
552                 __put_anon_vma(anon_vma);
553                 anon_vma = NULL;
554         }
555
556         return anon_vma;
557
558 out:
559         rcu_read_unlock();
560         return anon_vma;
561 }
562
563 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
564 {
565         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
566 }
567
568 /*
569  * At what user virtual address is page expected in @vma?
570  */
571 static inline unsigned long
572 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
573 {
574         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
575         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
576 }
577
578 inline unsigned long
579 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
580 {
581         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
582
583         /* page should be within @vma mapping range */
584         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
585
586         return address;
587 }
588
589 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
590 static void percpu_flush_tlb_batch_pages(void *data)
591 {
592         /*
593          * All TLB entries are flushed on the assumption that it is
594          * cheaper to flush all TLBs and let them be refilled than
595          * flushing individual PFNs. Note that we do not track mm's
596          * to flush as that might simply be multiple full TLB flushes
597          * for no gain.
598          */
599         count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH_RECEIVED);
600         flush_tlb_local();
601 }
602
603 /*
604  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
605  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
606  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
607  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
608  */
609 void try_to_unmap_flush(void)
610 {
611         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
612         int cpu;
613
614         if (!tlb_ubc->flush_required)
615                 return;
616
617         cpu = get_cpu();
618
619         trace_tlb_flush(TLB_REMOTE_SHOOTDOWN, -1UL);
620
621         if (cpumask_test_cpu(cpu, &tlb_ubc->cpumask))
622                 percpu_flush_tlb_batch_pages(&tlb_ubc->cpumask);
623
624         if (cpumask_any_but(&tlb_ubc->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids) {
625                 smp_call_function_many(&tlb_ubc->cpumask,
626                         percpu_flush_tlb_batch_pages, (void *)tlb_ubc, true);
627         }
628         cpumask_clear(&tlb_ubc->cpumask);
629         tlb_ubc->flush_required = false;
630         tlb_ubc->writable = false;
631         put_cpu();
632 }
633
634 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
635 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
636 {
637         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
638
639         if (tlb_ubc->writable)
640                 try_to_unmap_flush();
641 }
642
643 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
644                 struct page *page, bool writable)
645 {
646         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
647
648         cpumask_or(&tlb_ubc->cpumask, &tlb_ubc->cpumask, mm_cpumask(mm));
649         tlb_ubc->flush_required = true;
650
651         /*
652          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
653          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
654          * before the page is queued for IO.
655          */
656         if (writable)
657                 tlb_ubc->writable = true;
658 }
659
660 /*
661  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
662  * unmap operations to reduce IPIs.
663  */
664 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
665 {
666         bool should_defer = false;
667
668         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
669                 return false;
670
671         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
672         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
673                 should_defer = true;
674         put_cpu();
675
676         return should_defer;
677 }
678 #else
679 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
680                 struct page *page, bool writable)
681 {
682 }
683
684 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
685 {
686         return false;
687 }
688 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
689
690 /*
691  * At what user virtual address is page expected in vma?
692  * Caller should check the page is actually part of the vma.
693  */
694 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
695 {
696         unsigned long address;
697         if (PageAnon(page)) {
698                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
699                 /*
700                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
701                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
702                  */
703                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
704                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
705                         return -EFAULT;
706         } else if (page->mapping) {
707                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
708                         return -EFAULT;
709         } else
710                 return -EFAULT;
711         address = __vma_address(page, vma);
712         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
713                 return -EFAULT;
714         return address;
715 }
716
717 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
718 {
719         pgd_t *pgd;
720         pud_t *pud;
721         pmd_t *pmd = NULL;
722         pmd_t pmde;
723
724         pgd = pgd_offset(mm, address);
725         if (!pgd_present(*pgd))
726                 goto out;
727
728         pud = pud_offset(pgd, address);
729         if (!pud_present(*pud))
730                 goto out;
731
732         pmd = pmd_offset(pud, address);
733         /*
734          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
735          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
736          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
737          */
738         pmde = *pmd;
739         barrier();
740         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
741                 pmd = NULL;
742 out:
743         return pmd;
744 }
745
746 /*
747  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
748  *
749  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
750  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
751  * highly shared pages).
752  *
753  * On success returns with pte mapped and locked.
754  */
755 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
756                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
757 {
758         pmd_t *pmd;
759         pte_t *pte;
760         spinlock_t *ptl;
761
762         if (unlikely(PageHuge(page))) {
763                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
764                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
765                 if (!pte)
766                         return NULL;
767
768                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
769                 goto check;
770         }
771
772         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
773         if (!pmd)
774                 return NULL;
775
776         pte = pte_offset_map(pmd, address);
777         /* Make a quick check before getting the lock */
778         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
779                 pte_unmap(pte);
780                 return NULL;
781         }
782
783         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
784 check:
785         spin_lock(ptl);
786         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
787                 *ptlp = ptl;
788                 return pte;
789         }
790         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
791         return NULL;
792 }
793
794 /**
795  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
796  * @page: the page to test
797  * @vma: the VMA to test
798  *
799  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
800  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
801  * valid for normal file or anonymous VMAs.
802  */
803 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
804 {
805         unsigned long address;
806         pte_t *pte;
807         spinlock_t *ptl;
808
809         address = __vma_address(page, vma);
810         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
811                 return 0;
812         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
813         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
814                 return 0;
815         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
816
817         return 1;
818 }
819
820 struct page_referenced_arg {
821         int mapcount;
822         int referenced;
823         unsigned long vm_flags;
824         struct mem_cgroup *memcg;
825 };
826 /*
827  * arg: page_referenced_arg will be passed
828  */
829 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
830                         unsigned long address, void *arg)
831 {
832         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
833         spinlock_t *ptl;
834         int referenced = 0;
835         struct page_referenced_arg *pra = arg;
836
837         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
838                 pmd_t *pmd;
839
840                 /*
841                  * rmap might return false positives; we must filter
842                  * these out using page_check_address_pmd().
843                  */
844                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address, &ptl);
845                 if (!pmd)
846                         return SWAP_AGAIN;
847
848                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
849                         spin_unlock(ptl);
850                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
851                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
852                 }
853
854                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
855                         referenced++;
856                 spin_unlock(ptl);
857         } else {
858                 pte_t *pte;
859
860                 /*
861                  * rmap might return false positives; we must filter
862                  * these out using page_check_address().
863                  */
864                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
865                 if (!pte)
866                         return SWAP_AGAIN;
867
868                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
869                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
870                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
871                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
872                 }
873
874                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
875                         /*
876                          * Don't treat a reference through a sequentially read
877                          * mapping as such.  If the page has been used in
878                          * another mapping, we will catch it; if this other
879                          * mapping is already gone, the unmap path will have
880                          * set PG_referenced or activated the page.
881                          */
882                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
883                                 referenced++;
884                 }
885                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
886         }
887
888         if (referenced)
889                 clear_page_idle(page);
890         if (test_and_clear_page_young(page))
891                 referenced++;
892
893         if (referenced) {
894                 pra->referenced++;
895                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
896         }
897
898         pra->mapcount--;
899         if (!pra->mapcount)
900                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
901
902         return SWAP_AGAIN;
903 }
904
905 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
906 {
907         struct page_referenced_arg *pra = arg;
908         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
909
910         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
911                 return true;
912
913         return false;
914 }
915
916 /**
917  * page_referenced - test if the page was referenced
918  * @page: the page to test
919  * @is_locked: caller holds lock on the page
920  * @memcg: target memory cgroup
921  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
922  *
923  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
924  * returns the number of ptes which referenced the page.
925  */
926 int page_referenced(struct page *page,
927                     int is_locked,
928                     struct mem_cgroup *memcg,
929                     unsigned long *vm_flags)
930 {
931         int ret;
932         int we_locked = 0;
933         struct page_referenced_arg pra = {
934                 .mapcount = page_mapcount(page),
935                 .memcg = memcg,
936         };
937         struct rmap_walk_control rwc = {
938                 .rmap_one = page_referenced_one,
939                 .arg = (void *)&pra,
940                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
941         };
942
943         *vm_flags = 0;
944         if (!page_mapped(page))
945                 return 0;
946
947         if (!page_rmapping(page))
948                 return 0;
949
950         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
951                 we_locked = trylock_page(page);
952                 if (!we_locked)
953                         return 1;
954         }
955
956         /*
957          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
958          * counting on behalf of references from different
959          * cgroups
960          */
961         if (memcg) {
962                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
963         }
964
965         ret = rmap_walk(page, &rwc);
966         *vm_flags = pra.vm_flags;
967
968         if (we_locked)
969                 unlock_page(page);
970
971         return pra.referenced;
972 }
973
974 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
975                             unsigned long address, void *arg)
976 {
977         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
978         pte_t *pte;
979         spinlock_t *ptl;
980         int ret = 0;
981         int *cleaned = arg;
982
983         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
984         if (!pte)
985                 goto out;
986
987         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
988                 pte_t entry;
989
990                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
991                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
992                 entry = pte_wrprotect(entry);
993                 entry = pte_mkclean(entry);
994                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
995                 ret = 1;
996         }
997
998         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
999
1000         if (ret) {
1001                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1002                 (*cleaned)++;
1003         }
1004 out:
1005         return SWAP_AGAIN;
1006 }
1007
1008 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1009 {
1010         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1011                 return false;
1012
1013         return true;
1014 }
1015
1016 int page_mkclean(struct page *page)
1017 {
1018         int cleaned = 0;
1019         struct address_space *mapping;
1020         struct rmap_walk_control rwc = {
1021                 .arg = (void *)&cleaned,
1022                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1023                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1024         };
1025
1026         BUG_ON(!PageLocked(page));
1027
1028         if (!page_mapped(page))
1029                 return 0;
1030
1031         mapping = page_mapping(page);
1032         if (!mapping)
1033                 return 0;
1034
1035         rmap_walk(page, &rwc);
1036
1037         return cleaned;
1038 }
1039 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
1040
1041 /**
1042  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1043  * @page:       the page to move to our anon_vma
1044  * @vma:        the vma the page belongs to
1045  * @address:    the user virtual address mapped
1046  *
1047  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1048  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1049  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1050  * processes.
1051  */
1052 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
1053         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1054 {
1055         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1056
1057         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1058         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1059         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
1060
1061         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1062         /*
1063          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1064          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1065          * PageAnon()) will not see one without the other.
1066          */
1067         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1068 }
1069
1070 /**
1071  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1072  * @page:       Page to add to rmap     
1073  * @vma:        VM area to add page to.
1074  * @address:    User virtual address of the mapping     
1075  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1076  */
1077 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1078         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1079 {
1080         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1081
1082         BUG_ON(!anon_vma);
1083
1084         if (PageAnon(page))
1085                 return;
1086
1087         /*
1088          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1089          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1090          * page mapping!
1091          */
1092         if (!exclusive)
1093                 anon_vma = anon_vma->root;
1094
1095         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1096         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1097         page->index = linear_page_index(vma, address);
1098 }
1099
1100 /**
1101  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1102  * @page:       the page to add the mapping to
1103  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1104  * @address:    the user virtual address mapped
1105  */
1106 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1107         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1108 {
1109 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1110         /*
1111          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1112          * be set up correctly at this point.
1113          *
1114          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1115          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1116          * in which case the page is already known to be setup.
1117          *
1118          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1119          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1120          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1121          */
1122         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1123         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1124 #endif
1125 }
1126
1127 /**
1128  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1129  * @page:       the page to add the mapping to
1130  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1131  * @address:    the user virtual address mapped
1132  * @compound:   charge the page as compound or small page
1133  *
1134  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1135  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1136  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1137  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1138  */
1139 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1140         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1141 {
1142         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1147  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1148  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1149  */
1150 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1151         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1152 {
1153         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1154         bool first;
1155
1156         if (PageTransCompound(page)) {
1157                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1158                 if (compound) {
1159                         atomic_t *mapcount;
1160
1161                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1162                         mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1163                         first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1164                 } else {
1165                         /* Anon THP always mapped first with PMD */
1166                         first = 0;
1167                         VM_BUG_ON_PAGE(!page_mapcount(page), page);
1168                         atomic_inc(&page->_mapcount);
1169                 }
1170         } else {
1171                 VM_BUG_ON_PAGE(compound, page);
1172                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1173         }
1174
1175         if (first) {
1176                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1177                 /*
1178                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1179                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1180                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1181                  * disabled.
1182                  */
1183                 if (compound) {
1184                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1185                         __inc_zone_page_state(page,
1186                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1187                 }
1188                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES, nr);
1189         }
1190         if (unlikely(PageKsm(page)))
1191                 return;
1192
1193         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1194
1195         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1196         if (first)
1197                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1198                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1199         else
1200                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1205  * @page:       the page to add the mapping to
1206  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1207  * @address:    the user virtual address mapped
1208  * @compound:   charge the page as compound or small page
1209  *
1210  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1211  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1212  * Page does not have to be locked.
1213  */
1214 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1215         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1216 {
1217         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1218
1219         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1220         SetPageSwapBacked(page);
1221         if (compound) {
1222                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1223                 /* increment count (starts at -1) */
1224                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1225                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1226         } else {
1227                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1228                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1229                 /* increment count (starts at -1) */
1230                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1231         }
1232         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES, nr);
1233         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1234 }
1235
1236 /**
1237  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1238  * @page: the page to add the mapping to
1239  *
1240  * The caller needs to hold the pte lock.
1241  */
1242 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1243 {
1244         struct mem_cgroup *memcg;
1245
1246         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1247         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1248                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1249                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1250         }
1251         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1252 }
1253
1254 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1255 {
1256         struct mem_cgroup *memcg;
1257
1258         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1259
1260         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1261         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1262                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1263                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1264                 goto out;
1265         }
1266
1267         /* page still mapped by someone else? */
1268         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1269                 goto out;
1270
1271         /*
1272          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1273          * these counters are not modified in interrupt context, and
1274          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1275          */
1276         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1277         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1278
1279         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1280                 clear_page_mlock(page);
1281 out:
1282         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1283 }
1284
1285 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1286 {
1287         int i, nr;
1288
1289         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1290                 return;
1291
1292         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1293         if (unlikely(PageHuge(page)))
1294                 return;
1295
1296         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1297                 return;
1298
1299         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1300
1301         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1302                 /*
1303                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1304                  * themi are still mapped.
1305                  */
1306                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1307                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1308                                 nr++;
1309                 }
1310         } else {
1311                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1312         }
1313
1314         if (nr)
1315                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES, -nr);
1316 }
1317
1318 /**
1319  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1320  * @page:       page to remove mapping from
1321  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1322  *
1323  * The caller needs to hold the pte lock.
1324  */
1325 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1326 {
1327         if (!PageAnon(page)) {
1328                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHuge(page), page);
1329                 page_remove_file_rmap(page);
1330                 return;
1331         }
1332
1333         if (compound)
1334                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1335
1336         /* page still mapped by someone else? */
1337         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1338                 return;
1339
1340         /*
1341          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1342          * these counters are not modified in interrupt context, and
1343          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1344          */
1345         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1346
1347         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1348                 clear_page_mlock(page);
1349
1350         /*
1351          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1352          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1353          * which increments mapcount after us but sets mapping
1354          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1355          * and remember that it's only reliable while mapped.
1356          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1357          * faster for those pages still in swapcache.
1358          */
1359 }
1360
1361 /*
1362  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1363  */
1364 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1365                      unsigned long address, void *arg)
1366 {
1367         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1368         pte_t *pte;
1369         pte_t pteval;
1370         spinlock_t *ptl;
1371         int ret = SWAP_AGAIN;
1372         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1373
1374         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1375         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1376                 goto out;
1377
1378         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1379         if (!pte)
1380                 goto out;
1381
1382         /*
1383          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1384          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1385          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1386          */
1387         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1388                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1389                         /* Holding pte lock, we do *not* need mmap_sem here */
1390                         mlock_vma_page(page);
1391                         ret = SWAP_MLOCK;
1392                         goto out_unmap;
1393                 }
1394                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1395                         goto out_unmap;
1396         }
1397         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1398                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1399                         ret = SWAP_FAIL;
1400                         goto out_unmap;
1401                 }
1402         }
1403
1404         /* Nuke the page table entry. */
1405         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1406         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1407                 /*
1408                  * We clear the PTE but do not flush so potentially a remote
1409                  * CPU could still be writing to the page. If the entry was
1410                  * previously clean then the architecture must guarantee that
1411                  * a clear->dirty transition on a cached TLB entry is written
1412                  * through and traps if the PTE is unmapped.
1413                  */
1414                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pte);
1415
1416                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, page, pte_dirty(pteval));
1417         } else {
1418                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1419         }
1420
1421         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1422         if (pte_dirty(pteval))
1423                 set_page_dirty(page);
1424
1425         /* Update high watermark before we lower rss */
1426         update_hiwater_rss(mm);
1427
1428         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1429                 if (PageHuge(page)) {
1430                         hugetlb_count_sub(1 << compound_order(page), mm);
1431                 } else {
1432                         if (PageAnon(page))
1433                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1434                         else
1435                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1436                 }
1437                 set_pte_at(mm, address, pte,
1438                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1439         } else if (pte_unused(pteval)) {
1440                 /*
1441                  * The guest indicated that the page content is of no
1442                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1443                  * will take care of the rest.
1444                  */
1445                 if (PageAnon(page))
1446                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1447                 else
1448                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1449         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1450                 swp_entry_t entry;
1451                 pte_t swp_pte;
1452                 /*
1453                  * Store the pfn of the page in a special migration
1454                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1455                  * pte is removed and then restart fault handling.
1456                  */
1457                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1458                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1459                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1460                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1461                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1462         } else if (PageAnon(page)) {
1463                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1464                 pte_t swp_pte;
1465                 /*
1466                  * Store the swap location in the pte.
1467                  * See handle_pte_fault() ...
1468                  */
1469                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
1470                 if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1471                         set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1472                         ret = SWAP_FAIL;
1473                         goto out_unmap;
1474                 }
1475                 if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1476                         spin_lock(&mmlist_lock);
1477                         if (list_empty(&mm->mmlist))
1478                                 list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1479                         spin_unlock(&mmlist_lock);
1480                 }
1481                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1482                 inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1483                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1484                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1485                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1486                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1487         } else
1488                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1489
1490         page_remove_rmap(page, false);
1491         page_cache_release(page);
1492
1493 out_unmap:
1494         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1495         if (ret != SWAP_FAIL && ret != SWAP_MLOCK && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1496                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1497 out:
1498         return ret;
1499 }
1500
1501 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1502 {
1503         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1504
1505         if (!maybe_stack)
1506                 return false;
1507
1508         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1509                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1510                 return true;
1511
1512         return false;
1513 }
1514
1515 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1516 {
1517         return is_vma_temporary_stack(vma);
1518 }
1519
1520 static int page_not_mapped(struct page *page)
1521 {
1522         return !page_mapped(page);
1523 };
1524
1525 /**
1526  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1527  * @page: the page to get unmapped
1528  * @flags: action and flags
1529  *
1530  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1531  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1532  * Return values are:
1533  *
1534  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1535  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1536  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1537  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1538  */
1539 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1540 {
1541         int ret;
1542         struct rmap_walk_control rwc = {
1543                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1544                 .arg = (void *)flags,
1545                 .done = page_not_mapped,
1546                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1547         };
1548
1549         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1550
1551         /*
1552          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1553          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1554          * page tables leading to a race where migration cannot
1555          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1556          * locking requirements of exec(), migration skips
1557          * temporary VMAs until after exec() completes.
1558          */
1559         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1560                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1561
1562         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1563
1564         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1565                 ret = SWAP_SUCCESS;
1566         return ret;
1567 }
1568
1569 /**
1570  * try_to_munlock - try to munlock a page
1571  * @page: the page to be munlocked
1572  *
1573  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1574  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1575  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1576  *
1577  * Return values are:
1578  *
1579  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1580  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1581  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1582  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1583  */
1584 int try_to_munlock(struct page *page)
1585 {
1586         int ret;
1587         struct rmap_walk_control rwc = {
1588                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1589                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1590                 .done = page_not_mapped,
1591                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1592
1593         };
1594
1595         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1596
1597         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1598         return ret;
1599 }
1600
1601 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1602 {
1603         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1604
1605         anon_vma_free(anon_vma);
1606         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1607                 anon_vma_free(root);
1608 }
1609
1610 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1611                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1612 {
1613         struct anon_vma *anon_vma;
1614
1615         if (rwc->anon_lock)
1616                 return rwc->anon_lock(page);
1617
1618         /*
1619          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1620          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1621          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1622          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1623          */
1624         anon_vma = page_anon_vma(page);
1625         if (!anon_vma)
1626                 return NULL;
1627
1628         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1629         return anon_vma;
1630 }
1631
1632 /*
1633  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1634  * rmap method
1635  * @page: the page to be handled
1636  * @rwc: control variable according to each walk type
1637  *
1638  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1639  * contained in the anon_vma struct it points to.
1640  *
1641  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1642  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1643  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1644  * LOCKED.
1645  */
1646 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1647 {
1648         struct anon_vma *anon_vma;
1649         pgoff_t pgoff;
1650         struct anon_vma_chain *avc;
1651         int ret = SWAP_AGAIN;
1652
1653         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1654         if (!anon_vma)
1655                 return ret;
1656
1657         pgoff = page_to_pgoff(page);
1658         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1659                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1660                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1661
1662                 cond_resched();
1663
1664                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1665                         continue;
1666
1667                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1668                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1669                         break;
1670                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1671                         break;
1672         }
1673         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1674         return ret;
1675 }
1676
1677 /*
1678  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1679  * @page: the page to be handled
1680  * @rwc: control variable according to each walk type
1681  *
1682  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1683  * contained in the address_space struct it points to.
1684  *
1685  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1686  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1687  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1688  * LOCKED.
1689  */
1690 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1691 {
1692         struct address_space *mapping = page->mapping;
1693         pgoff_t pgoff;
1694         struct vm_area_struct *vma;
1695         int ret = SWAP_AGAIN;
1696
1697         /*
1698          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1699          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1700          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1701          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1702          */
1703         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1704
1705         if (!mapping)
1706                 return ret;
1707
1708         pgoff = page_to_pgoff(page);
1709         i_mmap_lock_read(mapping);
1710         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1711                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1712
1713                 cond_resched();
1714
1715                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1716                         continue;
1717
1718                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1719                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1720                         goto done;
1721                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1722                         goto done;
1723         }
1724
1725 done:
1726         i_mmap_unlock_read(mapping);
1727         return ret;
1728 }
1729
1730 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1731 {
1732         if (unlikely(PageKsm(page)))
1733                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1734         else if (PageAnon(page))
1735                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1736         else
1737                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1738 }
1739
1740 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1741 /*
1742  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1743  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1744  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1745  */
1746 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1747         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1748 {
1749         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1750
1751         BUG_ON(!anon_vma);
1752
1753         if (PageAnon(page))
1754                 return;
1755         if (!exclusive)
1756                 anon_vma = anon_vma->root;
1757
1758         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1759         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1760         page->index = linear_page_index(vma, address);
1761 }
1762
1763 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1764                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1765 {
1766         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1767         int first;
1768
1769         BUG_ON(!PageLocked(page));
1770         BUG_ON(!anon_vma);
1771         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1772         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1773         if (first)
1774                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1775 }
1776
1777 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1778                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1779 {
1780         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1781         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1782         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1783 }
1784 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */