mm/rmap.c

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