sched: Make task->start_time nanoseconds based
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->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  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
99          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         might_sleep();
107         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
108                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
126                                 struct anon_vma_chain *avc,
127                                 struct anon_vma *anon_vma)
128 {
129         avc->vma = vma;
130         avc->anon_vma = anon_vma;
131         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
132         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
133 }
134
135 /**
136  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
137  * @vma: the memory region in question
138  *
139  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
140  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
141  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
142  *
143  * The common case will be that we already have one, but if
144  * not we either need to find an adjacent mapping that we
145  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
146  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
147  * allocate a new one.
148  *
149  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
150  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
151  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
152  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
153  * anon_vma isn't actually destroyed).
154  *
155  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
156  * for the new allocation. At the same time, we do not want
157  * to do any locking for the common case of already having
158  * an anon_vma.
159  *
160  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
161  */
162 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
163 {
164         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
165         struct anon_vma_chain *avc;
166
167         might_sleep();
168         if (unlikely(!anon_vma)) {
169                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
170                 struct anon_vma *allocated;
171
172                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
173                 if (!avc)
174                         goto out_enomem;
175
176                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
177                 allocated = NULL;
178                 if (!anon_vma) {
179                         anon_vma = anon_vma_alloc();
180                         if (unlikely(!anon_vma))
181                                 goto out_enomem_free_avc;
182                         allocated = anon_vma;
183                 }
184
185                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
186                 /* page_table_lock to protect against threads */
187                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
188                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
189                         vma->anon_vma = anon_vma;
190                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
191                         allocated = NULL;
192                         avc = NULL;
193                 }
194                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
195                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
196
197                 if (unlikely(allocated))
198                         put_anon_vma(allocated);
199                 if (unlikely(avc))
200                         anon_vma_chain_free(avc);
201         }
202         return 0;
203
204  out_enomem_free_avc:
205         anon_vma_chain_free(avc);
206  out_enomem:
207         return -ENOMEM;
208 }
209
210 /*
211  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
212  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
213  * have the same vma.
214  *
215  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
216  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
217  */
218 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
219 {
220         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
221         if (new_root != root) {
222                 if (WARN_ON_ONCE(root))
223                         up_write(&root->rwsem);
224                 root = new_root;
225                 down_write(&root->rwsem);
226         }
227         return root;
228 }
229
230 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
231 {
232         if (root)
233                 up_write(&root->rwsem);
234 }
235
236 /*
237  * Attach the anon_vmas from src to dst.
238  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
239  */
240 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
241 {
242         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
243         struct anon_vma *root = NULL;
244
245         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
246                 struct anon_vma *anon_vma;
247
248                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
249                 if (unlikely(!avc)) {
250                         unlock_anon_vma_root(root);
251                         root = NULL;
252                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
253                         if (!avc)
254                                 goto enomem_failure;
255                 }
256                 anon_vma = pavc->anon_vma;
257                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
258                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
259         }
260         unlock_anon_vma_root(root);
261         return 0;
262
263  enomem_failure:
264         unlink_anon_vmas(dst);
265         return -ENOMEM;
266 }
267
268 /*
269  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
270  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
271  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
272  */
273 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
274 {
275         struct anon_vma_chain *avc;
276         struct anon_vma *anon_vma;
277
278         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
279         if (!pvma->anon_vma)
280                 return 0;
281
282         /*
283          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
284          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
285          */
286         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
287                 return -ENOMEM;
288
289         /* Then add our own anon_vma. */
290         anon_vma = anon_vma_alloc();
291         if (!anon_vma)
292                 goto out_error;
293         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
294         if (!avc)
295                 goto out_error_free_anon_vma;
296
297         /*
298          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
299          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
300          */
301         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
302         /*
303          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
304          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
305          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
306          */
307         get_anon_vma(anon_vma->root);
308         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
309         vma->anon_vma = anon_vma;
310         anon_vma_lock_write(anon_vma);
311         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
312         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
313
314         return 0;
315
316  out_error_free_anon_vma:
317         put_anon_vma(anon_vma);
318  out_error:
319         unlink_anon_vmas(vma);
320         return -ENOMEM;
321 }
322
323 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
324 {
325         struct anon_vma_chain *avc, *next;
326         struct anon_vma *root = NULL;
327
328         /*
329          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
330          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
331          */
332         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
333                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
334
335                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
336                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
337
338                 /*
339                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
340                  * to free them outside the lock.
341                  */
342                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
343                         continue;
344
345                 list_del(&avc->same_vma);
346                 anon_vma_chain_free(avc);
347         }
348         unlock_anon_vma_root(root);
349
350         /*
351          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
352          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
353          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
354          */
355         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
356                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
357
358                 put_anon_vma(anon_vma);
359
360                 list_del(&avc->same_vma);
361                 anon_vma_chain_free(avc);
362         }
363 }
364
365 static void anon_vma_ctor(void *data)
366 {
367         struct anon_vma *anon_vma = data;
368
369         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
370         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
371         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
372 }
373
374 void __init anon_vma_init(void)
375 {
376         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
377                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
378         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
379 }
380
381 /*
382  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
383  *
384  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
385  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
386  * have been relevant to this page.
387  *
388  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
389  * returned may already be freed (and even reused).
390  *
391  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
392  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
393  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
394  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
395  *
396  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
397  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
398  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
399  *
400  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
401  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
402  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
403  */
404 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
405 {
406         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
407         unsigned long anon_mapping;
408
409         rcu_read_lock();
410         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
411         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
412                 goto out;
413         if (!page_mapped(page))
414                 goto out;
415
416         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
417         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
418                 anon_vma = NULL;
419                 goto out;
420         }
421
422         /*
423          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
424          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
425          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
426          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
427          * above cannot corrupt).
428          */
429         if (!page_mapped(page)) {
430                 rcu_read_unlock();
431                 put_anon_vma(anon_vma);
432                 return NULL;
433         }
434 out:
435         rcu_read_unlock();
436
437         return anon_vma;
438 }
439
440 /*
441  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
442  *
443  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
444  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
445  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
446  */
447 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
448 {
449         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
450         struct anon_vma *root_anon_vma;
451         unsigned long anon_mapping;
452
453         rcu_read_lock();
454         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
455         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
456                 goto out;
457         if (!page_mapped(page))
458                 goto out;
459
460         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
461         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
462         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
463                 /*
464                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
465                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
466                  * not go away, see anon_vma_free().
467                  */
468                 if (!page_mapped(page)) {
469                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
470                         anon_vma = NULL;
471                 }
472                 goto out;
473         }
474
475         /* trylock failed, we got to sleep */
476         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
477                 anon_vma = NULL;
478                 goto out;
479         }
480
481         if (!page_mapped(page)) {
482                 rcu_read_unlock();
483                 put_anon_vma(anon_vma);
484                 return NULL;
485         }
486
487         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
488         rcu_read_unlock();
489         anon_vma_lock_read(anon_vma);
490
491         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
492                 /*
493                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
494                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
495                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
496                  */
497                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
498                 __put_anon_vma(anon_vma);
499                 anon_vma = NULL;
500         }
501
502         return anon_vma;
503
504 out:
505         rcu_read_unlock();
506         return anon_vma;
507 }
508
509 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
510 {
511         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
512 }
513
514 /*
515  * At what user virtual address is page expected in @vma?
516  */
517 static inline unsigned long
518 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
519 {
520         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
521
522         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
523                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
524
525         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
526 }
527
528 inline unsigned long
529 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
530 {
531         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
532
533         /* page should be within @vma mapping range */
534         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
535
536         return address;
537 }
538
539 /*
540  * At what user virtual address is page expected in vma?
541  * Caller should check the page is actually part of the vma.
542  */
543 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
544 {
545         unsigned long address;
546         if (PageAnon(page)) {
547                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
548                 /*
549                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
550                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
551                  */
552                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
553                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
554                         return -EFAULT;
555         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
556                 if (!vma->vm_file ||
557                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
558                         return -EFAULT;
559         } else
560                 return -EFAULT;
561         address = __vma_address(page, vma);
562         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
563                 return -EFAULT;
564         return address;
565 }
566
567 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
568 {
569         pgd_t *pgd;
570         pud_t *pud;
571         pmd_t *pmd = NULL;
572         pmd_t pmde;
573
574         pgd = pgd_offset(mm, address);
575         if (!pgd_present(*pgd))
576                 goto out;
577
578         pud = pud_offset(pgd, address);
579         if (!pud_present(*pud))
580                 goto out;
581
582         pmd = pmd_offset(pud, address);
583         /*
584          * Some THP functions use the sequence pmdp_clear_flush(), set_pmd_at()
585          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
586          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
587          */
588         pmde = ACCESS_ONCE(*pmd);
589         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
590                 pmd = NULL;
591 out:
592         return pmd;
593 }
594
595 /*
596  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
597  *
598  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
599  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
600  * highly shared pages).
601  *
602  * On success returns with pte mapped and locked.
603  */
604 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
605                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
606 {
607         pmd_t *pmd;
608         pte_t *pte;
609         spinlock_t *ptl;
610
611         if (unlikely(PageHuge(page))) {
612                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
613                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
614                 if (!pte)
615                         return NULL;
616
617                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
618                 goto check;
619         }
620
621         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
622         if (!pmd)
623                 return NULL;
624
625         pte = pte_offset_map(pmd, address);
626         /* Make a quick check before getting the lock */
627         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
628                 pte_unmap(pte);
629                 return NULL;
630         }
631
632         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
633 check:
634         spin_lock(ptl);
635         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
636                 *ptlp = ptl;
637                 return pte;
638         }
639         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
640         return NULL;
641 }
642
643 /**
644  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
645  * @page: the page to test
646  * @vma: the VMA to test
647  *
648  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
649  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
650  * valid for normal file or anonymous VMAs.
651  */
652 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
653 {
654         unsigned long address;
655         pte_t *pte;
656         spinlock_t *ptl;
657
658         address = __vma_address(page, vma);
659         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
660                 return 0;
661         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
662         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
663                 return 0;
664         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
665
666         return 1;
667 }
668
669 struct page_referenced_arg {
670         int mapcount;
671         int referenced;
672         unsigned long vm_flags;
673         struct mem_cgroup *memcg;
674 };
675 /*
676  * arg: page_referenced_arg will be passed
677  */
678 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
679                         unsigned long address, void *arg)
680 {
681         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
682         spinlock_t *ptl;
683         int referenced = 0;
684         struct page_referenced_arg *pra = arg;
685
686         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
687                 pmd_t *pmd;
688
689                 /*
690                  * rmap might return false positives; we must filter
691                  * these out using page_check_address_pmd().
692                  */
693                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
694                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
695                 if (!pmd)
696                         return SWAP_AGAIN;
697
698                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
699                         spin_unlock(ptl);
700                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
701                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
702                 }
703
704                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
705                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
706                         referenced++;
707                 spin_unlock(ptl);
708         } else {
709                 pte_t *pte;
710
711                 /*
712                  * rmap might return false positives; we must filter
713                  * these out using page_check_address().
714                  */
715                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
716                 if (!pte)
717                         return SWAP_AGAIN;
718
719                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
720                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
721                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
722                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
723                 }
724
725                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
726                         /*
727                          * Don't treat a reference through a sequentially read
728                          * mapping as such.  If the page has been used in
729                          * another mapping, we will catch it; if this other
730                          * mapping is already gone, the unmap path will have
731                          * set PG_referenced or activated the page.
732                          */
733                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
734                                 referenced++;
735                 }
736                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
737         }
738
739         if (referenced) {
740                 pra->referenced++;
741                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
742         }
743
744         pra->mapcount--;
745         if (!pra->mapcount)
746                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
747
748         return SWAP_AGAIN;
749 }
750
751 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
752 {
753         struct page_referenced_arg *pra = arg;
754         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
755
756         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
757                 return true;
758
759         return false;
760 }
761
762 /**
763  * page_referenced - test if the page was referenced
764  * @page: the page to test
765  * @is_locked: caller holds lock on the page
766  * @memcg: target memory cgroup
767  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
768  *
769  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
770  * returns the number of ptes which referenced the page.
771  */
772 int page_referenced(struct page *page,
773                     int is_locked,
774                     struct mem_cgroup *memcg,
775                     unsigned long *vm_flags)
776 {
777         int ret;
778         int we_locked = 0;
779         struct page_referenced_arg pra = {
780                 .mapcount = page_mapcount(page),
781                 .memcg = memcg,
782         };
783         struct rmap_walk_control rwc = {
784                 .rmap_one = page_referenced_one,
785                 .arg = (void *)&pra,
786                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
787         };
788
789         *vm_flags = 0;
790         if (!page_mapped(page))
791                 return 0;
792
793         if (!page_rmapping(page))
794                 return 0;
795
796         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
797                 we_locked = trylock_page(page);
798                 if (!we_locked)
799                         return 1;
800         }
801
802         /*
803          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
804          * counting on behalf of references from different
805          * cgroups
806          */
807         if (memcg) {
808                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
809         }
810
811         ret = rmap_walk(page, &rwc);
812         *vm_flags = pra.vm_flags;
813
814         if (we_locked)
815                 unlock_page(page);
816
817         return pra.referenced;
818 }
819
820 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
821                             unsigned long address, void *arg)
822 {
823         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
824         pte_t *pte;
825         spinlock_t *ptl;
826         int ret = 0;
827         int *cleaned = arg;
828
829         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
830         if (!pte)
831                 goto out;
832
833         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
834                 pte_t entry;
835
836                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
837                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
838                 entry = pte_wrprotect(entry);
839                 entry = pte_mkclean(entry);
840                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
841                 ret = 1;
842         }
843
844         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
845
846         if (ret) {
847                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
848                 (*cleaned)++;
849         }
850 out:
851         return SWAP_AGAIN;
852 }
853
854 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
855 {
856         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
857                 return false;
858
859         return true;
860 }
861
862 int page_mkclean(struct page *page)
863 {
864         int cleaned = 0;
865         struct address_space *mapping;
866         struct rmap_walk_control rwc = {
867                 .arg = (void *)&cleaned,
868                 .rmap_one = page_mkclean_one,
869                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
870         };
871
872         BUG_ON(!PageLocked(page));
873
874         if (!page_mapped(page))
875                 return 0;
876
877         mapping = page_mapping(page);
878         if (!mapping)
879                 return 0;
880
881         rmap_walk(page, &rwc);
882
883         return cleaned;
884 }
885 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
886
887 /**
888  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
889  * @page:       the page to move to our anon_vma
890  * @vma:        the vma the page belongs to
891  * @address:    the user virtual address mapped
892  *
893  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
894  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
895  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
896  * processes.
897  */
898 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
899         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
900 {
901         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
902
903         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
904         VM_BUG_ON(!anon_vma);
905         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
906
907         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
908         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
909 }
910
911 /**
912  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
913  * @page:       Page to add to rmap     
914  * @vma:        VM area to add page to.
915  * @address:    User virtual address of the mapping     
916  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
917  */
918 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
919         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
920 {
921         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
922
923         BUG_ON(!anon_vma);
924
925         if (PageAnon(page))
926                 return;
927
928         /*
929          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
930          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
931          * page mapping!
932          */
933         if (!exclusive)
934                 anon_vma = anon_vma->root;
935
936         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
937         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
938         page->index = linear_page_index(vma, address);
939 }
940
941 /**
942  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
943  * @page:       the page to add the mapping to
944  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
945  * @address:    the user virtual address mapped
946  */
947 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
948         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
949 {
950 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
951         /*
952          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
953          * be set up correctly at this point.
954          *
955          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
956          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
957          * in which case the page is already known to be setup.
958          *
959          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
960          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
961          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
962          */
963         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
964         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
965 #endif
966 }
967
968 /**
969  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
970  * @page:       the page to add the mapping to
971  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
972  * @address:    the user virtual address mapped
973  *
974  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
975  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
976  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
977  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
978  */
979 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
980         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
981 {
982         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
983 }
984
985 /*
986  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
987  * into pages that are exclusively owned by the current process.
988  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
989  */
990 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
991         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
992 {
993         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
994         if (first) {
995                 /*
996                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
997                  * these counters are not modified in interrupt context, and
998                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
999                  * disabled.
1000                  */
1001                 if (PageTransHuge(page))
1002                         __inc_zone_page_state(page,
1003                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1004                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1005                                 hpage_nr_pages(page));
1006         }
1007         if (unlikely(PageKsm(page)))
1008                 return;
1009
1010         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1011         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1012         if (first)
1013                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1014         else
1015                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1016 }
1017
1018 /**
1019  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1020  * @page:       the page to add the mapping to
1021  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1022  * @address:    the user virtual address mapped
1023  *
1024  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1025  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1026  * Page does not have to be locked.
1027  */
1028 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1029         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1030 {
1031         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1032         SetPageSwapBacked(page);
1033         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1034         if (PageTransHuge(page))
1035                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1036         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1037                         hpage_nr_pages(page));
1038         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1039
1040         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1041         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
1042                 SetPageActive(page);
1043                 lru_cache_add(page);
1044                 return;
1045         }
1046
1047         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
1048                 /*
1049                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
1050                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
1051                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
1052                  */
1053                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
1054                                     hpage_nr_pages(page));
1055                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
1056         }
1057         add_page_to_unevictable_list(page);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1062  * @page: the page to add the mapping to
1063  *
1064  * The caller needs to hold the pte lock.
1065  */
1066 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1067 {
1068         bool locked;
1069         unsigned long flags;
1070
1071         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1072         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1073                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1074                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1075         }
1076         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1077 }
1078
1079 /**
1080  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1081  * @page: page to remove mapping from
1082  *
1083  * The caller needs to hold the pte lock.
1084  */
1085 void page_remove_rmap(struct page *page)
1086 {
1087         bool anon = PageAnon(page);
1088         bool locked;
1089         unsigned long flags;
1090
1091         /*
1092          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1093          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1094          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1095          */
1096         if (!anon)
1097                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1098
1099         /* page still mapped by someone else? */
1100         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1101                 goto out;
1102
1103         /*
1104          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1105          * and not charged by memcg for now.
1106          *
1107          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1108          * these counters are not modified in interrupt context, and
1109          * these counters are not modified in interrupt context, and
1110          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1111          */
1112         if (unlikely(PageHuge(page)))
1113                 goto out;
1114         if (anon) {
1115                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1116                 if (PageTransHuge(page))
1117                         __dec_zone_page_state(page,
1118                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1119                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1120                                 -hpage_nr_pages(page));
1121         } else {
1122                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1123                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1124                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1125         }
1126         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1127                 clear_page_mlock(page);
1128         /*
1129          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1130          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1131          * which increments mapcount after us but sets mapping
1132          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1133          * and remember that it's only reliable while mapped.
1134          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1135          * faster for those pages still in swapcache.
1136          */
1137         return;
1138 out:
1139         if (!anon)
1140                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1141 }
1142
1143 /*
1144  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1145  */
1146 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1147                      unsigned long address, void *arg)
1148 {
1149         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1150         pte_t *pte;
1151         pte_t pteval;
1152         spinlock_t *ptl;
1153         int ret = SWAP_AGAIN;
1154         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1155
1156         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1157         if (!pte)
1158                 goto out;
1159
1160         /*
1161          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1162          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1163          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1164          */
1165         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1166                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1167                         goto out_mlock;
1168
1169                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1170                         goto out_unmap;
1171         }
1172         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1173                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1174                         ret = SWAP_FAIL;
1175                         goto out_unmap;
1176                 }
1177         }
1178
1179         /* Nuke the page table entry. */
1180         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1181         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1182
1183         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1184         if (pte_dirty(pteval))
1185                 set_page_dirty(page);
1186
1187         /* Update high watermark before we lower rss */
1188         update_hiwater_rss(mm);
1189
1190         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1191                 if (!PageHuge(page)) {
1192                         if (PageAnon(page))
1193                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1194                         else
1195                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1196                 }
1197                 set_pte_at(mm, address, pte,
1198                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1199         } else if (pte_unused(pteval)) {
1200                 /*
1201                  * The guest indicated that the page content is of no
1202                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1203                  * will take care of the rest.
1204                  */
1205                 if (PageAnon(page))
1206                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1207                 else
1208                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1209         } else if (PageAnon(page)) {
1210                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1211                 pte_t swp_pte;
1212
1213                 if (PageSwapCache(page)) {
1214                         /*
1215                          * Store the swap location in the pte.
1216                          * See handle_pte_fault() ...
1217                          */
1218                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1219                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1220                                 ret = SWAP_FAIL;
1221                                 goto out_unmap;
1222                         }
1223                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1224                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1225                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1226                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1227                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1228                         }
1229                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1230                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1231                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1232                         /*
1233                          * Store the pfn of the page in a special migration
1234                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1235                          * pte is removed and then restart fault handling.
1236                          */
1237                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1238                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1239                 }
1240                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1241                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1242                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1243                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1244                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1245         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1246                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1247                 /* Establish migration entry for a file page */
1248                 swp_entry_t entry;
1249                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1250                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1251         } else
1252                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1253
1254         page_remove_rmap(page);
1255         page_cache_release(page);
1256
1257 out_unmap:
1258         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1259         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1260                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1261 out:
1262         return ret;
1263
1264 out_mlock:
1265         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1266
1267
1268         /*
1269          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1270          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1271          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_mutex.
1272          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1273          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1274          * page is actually mlocked.
1275          */
1276         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1277                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1278                         mlock_vma_page(page);
1279                         ret = SWAP_MLOCK;
1280                 }
1281                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1282         }
1283         return ret;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1288  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1289  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1290  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1291  *
1292  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1293  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1294  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1295  * around the vma's virtual address space.
1296  *
1297  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1298  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1299  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1300  *
1301  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1302  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1303  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1304  *
1305  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1306  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1307  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1308  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1309  */
1310 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1311 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1312
1313 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1314                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1315 {
1316         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1317         pmd_t *pmd;
1318         pte_t *pte;
1319         pte_t pteval;
1320         spinlock_t *ptl;
1321         struct page *page;
1322         unsigned long address;
1323         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1324         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1325         unsigned long end;
1326         int ret = SWAP_AGAIN;
1327         int locked_vma = 0;
1328
1329         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1330         end = address + CLUSTER_SIZE;
1331         if (address < vma->vm_start)
1332                 address = vma->vm_start;
1333         if (end > vma->vm_end)
1334                 end = vma->vm_end;
1335
1336         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1337         if (!pmd)
1338                 return ret;
1339
1340         mmun_start = address;
1341         mmun_end   = end;
1342         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1343
1344         /*
1345          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1346          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1347          */
1348         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1349                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1350                 if (!locked_vma)
1351                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1352         }
1353
1354         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1355
1356         /* Update high watermark before we lower rss */
1357         update_hiwater_rss(mm);
1358
1359         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1360                 if (!pte_present(*pte))
1361                         continue;
1362                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1363                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1364
1365                 if (locked_vma) {
1366                         if (page == check_page) {
1367                                 /* we know we have check_page locked */
1368                                 mlock_vma_page(page);
1369                                 ret = SWAP_MLOCK;
1370                         } else if (trylock_page(page)) {
1371                                 /*
1372                                  * If we can lock the page, perform mlock.
1373                                  * Otherwise leave the page alone, it will be
1374                                  * eventually encountered again later.
1375                                  */
1376                                 mlock_vma_page(page);
1377                                 unlock_page(page);
1378                         }
1379                         continue;       /* don't unmap */
1380                 }
1381
1382                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1383                         continue;
1384
1385                 /* Nuke the page table entry. */
1386                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1387                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1388
1389                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1390                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1391                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1392                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1393                                 ptfile = pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1394                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1395                 }
1396
1397                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1398                 if (pte_dirty(pteval))
1399                         set_page_dirty(page);
1400
1401                 page_remove_rmap(page);
1402                 page_cache_release(page);
1403                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1404                 (*mapcount)--;
1405         }
1406         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1407         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1408         if (locked_vma)
1409                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1410         return ret;
1411 }
1412
1413 static int try_to_unmap_nonlinear(struct page *page,
1414                 struct address_space *mapping, void *arg)
1415 {
1416         struct vm_area_struct *vma;
1417         int ret = SWAP_AGAIN;
1418         unsigned long cursor;
1419         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1420         unsigned long max_nl_size = 0;
1421         unsigned int mapcount;
1422
1423         list_for_each_entry(vma,
1424                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1425
1426                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1427                 if (cursor > max_nl_cursor)
1428                         max_nl_cursor = cursor;
1429                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1430                 if (cursor > max_nl_size)
1431                         max_nl_size = cursor;
1432         }
1433
1434         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1435                 return SWAP_FAIL;
1436         }
1437
1438         /*
1439          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1440          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1441          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1442          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1443          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1444          */
1445         mapcount = page_mapcount(page);
1446         if (!mapcount)
1447                 return ret;
1448
1449         cond_resched();
1450
1451         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1452         if (max_nl_cursor == 0)
1453                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1454
1455         do {
1456                 list_for_each_entry(vma,
1457                         &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
1458
1459                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1460                         while (cursor < max_nl_cursor &&
1461                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1462                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1463                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1464                                         ret = SWAP_MLOCK;
1465                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1466                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1467                                 if ((int)mapcount <= 0)
1468                                         return ret;
1469                         }
1470                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1471                 }
1472                 cond_resched();
1473                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1474         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1475
1476         /*
1477          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1478          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1479          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1480          */
1481         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1482                 vma->vm_private_data = NULL;
1483
1484         return ret;
1485 }
1486
1487 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1488 {
1489         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1490
1491         if (!maybe_stack)
1492                 return false;
1493
1494         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1495                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1496                 return true;
1497
1498         return false;
1499 }
1500
1501 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1502 {
1503         return is_vma_temporary_stack(vma);
1504 }
1505
1506 static int page_not_mapped(struct page *page)
1507 {
1508         return !page_mapped(page);
1509 };
1510
1511 /**
1512  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1513  * @page: the page to get unmapped
1514  * @flags: action and flags
1515  *
1516  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1517  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1518  * Return values are:
1519  *
1520  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1521  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1522  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1523  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1524  */
1525 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1526 {
1527         int ret;
1528         struct rmap_walk_control rwc = {
1529                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1530                 .arg = (void *)flags,
1531                 .done = page_not_mapped,
1532                 .file_nonlinear = try_to_unmap_nonlinear,
1533                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1534         };
1535
1536         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1537
1538         /*
1539          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1540          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1541          * page tables leading to a race where migration cannot
1542          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1543          * locking requirements of exec(), migration skips
1544          * temporary VMAs until after exec() completes.
1545          */
1546         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1547                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1548
1549         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1550
1551         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1552                 ret = SWAP_SUCCESS;
1553         return ret;
1554 }
1555
1556 /**
1557  * try_to_munlock - try to munlock a page
1558  * @page: the page to be munlocked
1559  *
1560  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1561  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1562  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1563  *
1564  * Return values are:
1565  *
1566  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1567  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1568  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1569  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1570  */
1571 int try_to_munlock(struct page *page)
1572 {
1573         int ret;
1574         struct rmap_walk_control rwc = {
1575                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1576                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1577                 .done = page_not_mapped,
1578                 /*
1579                  * We don't bother to try to find the munlocked page in
1580                  * nonlinears. It's costly. Instead, later, page reclaim logic
1581                  * may call try_to_unmap() and recover PG_mlocked lazily.
1582                  */
1583                 .file_nonlinear = NULL,
1584                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1585
1586         };
1587
1588         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1589
1590         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1591         return ret;
1592 }
1593
1594 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1595 {
1596         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1597
1598         anon_vma_free(anon_vma);
1599         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1600                 anon_vma_free(root);
1601 }
1602
1603 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1604                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1605 {
1606         struct anon_vma *anon_vma;
1607
1608         if (rwc->anon_lock)
1609                 return rwc->anon_lock(page);
1610
1611         /*
1612          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1613          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1614          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1615          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1616          */
1617         anon_vma = page_anon_vma(page);
1618         if (!anon_vma)
1619                 return NULL;
1620
1621         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1622         return anon_vma;
1623 }
1624
1625 /*
1626  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1627  * rmap method
1628  * @page: the page to be handled
1629  * @rwc: control variable according to each walk type
1630  *
1631  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1632  * contained in the anon_vma struct it points to.
1633  *
1634  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1635  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1636  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1637  * LOCKED.
1638  */
1639 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1640 {
1641         struct anon_vma *anon_vma;
1642         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1643         struct anon_vma_chain *avc;
1644         int ret = SWAP_AGAIN;
1645
1646         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1647         if (!anon_vma)
1648                 return ret;
1649
1650         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1651                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1652                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1653
1654                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1655                         continue;
1656
1657                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1658                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1659                         break;
1660                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1661                         break;
1662         }
1663         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1664         return ret;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1669  * @page: the page to be handled
1670  * @rwc: control variable according to each walk type
1671  *
1672  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1673  * contained in the address_space struct it points to.
1674  *
1675  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1676  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1677  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1678  * LOCKED.
1679  */
1680 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1681 {
1682         struct address_space *mapping = page->mapping;
1683         pgoff_t pgoff = page->index << compound_order(page);
1684         struct vm_area_struct *vma;
1685         int ret = SWAP_AGAIN;
1686
1687         /*
1688          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1689          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1690          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1691          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
1692          */
1693         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1694
1695         if (!mapping)
1696                 return ret;
1697         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1698         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1699                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1700
1701                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1702                         continue;
1703
1704                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1705                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1706                         goto done;
1707                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1708                         goto done;
1709         }
1710
1711         if (!rwc->file_nonlinear)
1712                 goto done;
1713
1714         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1715                 goto done;
1716
1717         ret = rwc->file_nonlinear(page, mapping, rwc->arg);
1718
1719 done:
1720         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1721         return ret;
1722 }
1723
1724 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1725 {
1726         if (unlikely(PageKsm(page)))
1727                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1728         else if (PageAnon(page))
1729                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1730         else
1731                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1732 }
1733
1734 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1735 /*
1736  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1737  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1738  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1739  */
1740 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1741         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1742 {
1743         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1744
1745         BUG_ON(!anon_vma);
1746
1747         if (PageAnon(page))
1748                 return;
1749         if (!exclusive)
1750                 anon_vma = anon_vma->root;
1751
1752         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1753         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1754         page->index = linear_page_index(vma, address);
1755 }
1756
1757 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1758                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1759 {
1760         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1761         int first;
1762
1763         BUG_ON(!PageLocked(page));
1764         BUG_ON(!anon_vma);
1765         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1766         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1767         if (first)
1768                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1769 }
1770
1771 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1772                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1773 {
1774         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1775         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1776         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1777 }
1778 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */