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  *                   zone->lock (within radix tree node alloc)
  40  */
  41
  42 #include <linux/mm.h>
  43 #include <linux/pagemap.h>
  44 #include <linux/swap.h>
  45 #include <linux/swapops.h>
  46 #include <linux/slab.h>
  47 #include <linux/init.h>
  48 #include <linux/rmap.h>
  49 #include <linux/rcupdate.h>
  50 #include <linux/module.h>
  51 #include <linux/kallsyms.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 (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 288                 referenced++;
 289
 290         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 291            swap token and is in the middle of a page fault. */
 292         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 293                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 294                 referenced++;
 295
 296         (*mapcount)--;
 297         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 298 out:
 299         return referenced;
 300 }
 301
 302 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 303 {
 304         unsigned int mapcount;
 305         struct anon_vma *anon_vma;
 306         struct vm_area_struct *vma;
 307         int referenced = 0;
 308
 309         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 310         if (!anon_vma)
 311                 return referenced;
 312
 313         mapcount = page_mapcount(page);
 314         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 315                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 316                 if (!mapcount)
 317                         break;
 318         }
 319
 320         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 321         return referenced;
 322 }
 323
 324 /**
 325  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 326  * @page: the page we're checking references on.
 327  *
 328  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 329  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 330  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 331  * of references it found.
 332  *
 333  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 334  */
 335 static int page_referenced_file(struct page *page)
 336 {
 337         unsigned int mapcount;
 338         struct address_space *mapping = page->mapping;
 339         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 340         struct vm_area_struct *vma;
 341         struct prio_tree_iter iter;
 342         int referenced = 0;
 343
 344         /*
 345          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 346          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 347          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 348          */
 349         BUG_ON(PageAnon(page));
 350
 351         /*
 352          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 353          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 354          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 355          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 356          */
 357         BUG_ON(!PageLocked(page));
 358
 359         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 360
 361         /*
 362          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 363          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 364          */
 365         mapcount = page_mapcount(page);
 366
 367         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 368                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 369                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 370                         referenced++;
 371                         break;
 372                 }
 373                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 374                 if (!mapcount)
 375                         break;
 376         }
 377
 378         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 379         return referenced;
 380 }
 381
 382 /**
 383  * page_referenced - test if the page was referenced
 384  * @page: the page to test
 385  * @is_locked: caller holds lock on the page
 386  *
 387  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 388  * returns the number of ptes which referenced the page.
 389  */
 390 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 391 {
 392         int referenced = 0;
 393
 394         if (page_test_and_clear_young(page))
 395                 referenced++;
 396
 397         if (TestClearPageReferenced(page))
 398                 referenced++;
 399
 400         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 401                 if (PageAnon(page))
 402                         referenced += page_referenced_anon(page);
 403                 else if (is_locked)
 404                         referenced += page_referenced_file(page);
 405                 else if (TestSetPageLocked(page))
 406                         referenced++;
 407                 else {
 408                         if (page->mapping)
 409                                 referenced += page_referenced_file(page);
 410                         unlock_page(page);
 411                 }
 412         }
 413         return referenced;
 414 }
 415
 416 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 417 {
 418         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 419         unsigned long address;
 420         pte_t *pte;
 421         spinlock_t *ptl;
 422         int ret = 0;
 423
 424         address = vma_address(page, vma);
 425         if (address == -EFAULT)
 426                 goto out;
 427
 428         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 429         if (!pte)
 430                 goto out;
 431
 432         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
 433                 pte_t entry;
 434
 435                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 436                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 437                 entry = pte_wrprotect(entry);
 438                 entry = pte_mkclean(entry);
 439                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
 440                 ret = 1;
 441         }
 442
 443         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 444 out:
 445         return ret;
 446 }
 447
 448 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
 449 {
 450         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 451         struct vm_area_struct *vma;
 452         struct prio_tree_iter iter;
 453         int ret = 0;
 454
 455         BUG_ON(PageAnon(page));
 456
 457         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 458         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 459                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 460                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
 461         }
 462         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 463         return ret;
 464 }
 465
 466 int page_mkclean(struct page *page)
 467 {
 468         int ret = 0;
 469
 470         BUG_ON(!PageLocked(page));
 471
 472         if (page_mapped(page)) {
 473                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 474                 if (mapping) {
 475                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
 476                         if (page_test_dirty(page)) {
 477                                 page_clear_dirty(page);
 478                                 ret = 1;
 479                         }
 480                 }
 481         }
 482
 483         return ret;
 484 }
 485 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
 486
 487 /**
 488  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 489  * @page:       the page to add the mapping to
 490  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 491  * @address:    the user virtual address mapped
 492  */
 493 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 494         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 495 {
 496         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 497
 498         BUG_ON(!anon_vma);
 499         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 500         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 501
 502         page->index = linear_page_index(vma, address);
 503
 504         /*
 505          * nr_mapped state can be updated without turning off
 506          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 507          */
 508         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
 509 }
 510
 511 /**
 512  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
 513  * @page:       the page to add the mapping to
 514  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 515  * @address:    the user virtual address mapped
 516  */
 517 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
 518         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 519 {
 520 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 521         /*
 522          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
 523          * be set up correctly at this point.
 524          *
 525          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
 526          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
 527          * in which case the page is already known to be setup.
 528          *
 529          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
 530          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
 531          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
 532          */
 533         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 534         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 535         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
 536         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
 537 #endif
 538 }
 539
 540 /**
 541  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 542  * @page:       the page to add the mapping to
 543  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 544  * @address:    the user virtual address mapped
 545  *
 546  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
 547  */
 548 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 549         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 550 {
 551         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
 552         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 553         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 554                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 555         else
 556                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 557 }
 558
 559 /*
 560  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 561  * @page:       the page to add the mapping to
 562  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 563  * @address:    the user virtual address mapped
 564  *
 565  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 566  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 567  * Page does not have to be locked.
 568  */
 569 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 570         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 571 {
 572         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 573         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 574         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 575 }
 576
 577 /**
 578  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 579  * @page: the page to add the mapping to
 580  *
 581  * The caller needs to hold the pte lock.
 582  */
 583 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 584 {
 585         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 586                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
 587 }
 588
 589 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 590 /**
 591  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
 592  * @page:       the page to add the mapping to
 593  *
 594  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
 595  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
 596  * quicker.
 597  *
 598  * The caller needs to hold the pte lock.
 599  */
 600 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 601 {
 602         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
 603         if (PageAnon(page))
 604                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 605         atomic_inc(&page->_mapcount);
 606 }
 607 #endif
 608
 609 /**
 610  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 611  * @page: page to remove mapping from
 612  *
 613  * The caller needs to hold the pte lock.
 614  */
 615 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 616 {
 617         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 618                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 619                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 620                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
 621                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 622                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 623                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 624                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
 625                         if (vma->vm_ops) {
 626                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
 627                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
 628                         }
 629                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
 630                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
 631                         BUG();
 632                 }
 633
 634                 /*
 635                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 636                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 637                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 638                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 639                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 640                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 641                  * faster for those pages still in swapcache.
 642                  */
 643                 if (page_test_dirty(page)) {
 644                         page_clear_dirty(page);
 645                         set_page_dirty(page);
 646                 }
 647                 __dec_zone_page_state(page,
 648                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
 649         }
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 654  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 655  */
 656 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 657                                 int migration)
 658 {
 659         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 660         unsigned long address;
 661         pte_t *pte;
 662         pte_t pteval;
 663         spinlock_t *ptl;
 664         int ret = SWAP_AGAIN;
 665
 666         address = vma_address(page, vma);
 667         if (address == -EFAULT)
 668                 goto out;
 669
 670         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 671         if (!pte)
 672                 goto out;
 673
 674         /*
 675          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 676          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 677          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 678          */
 679         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 680                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
 681                 ret = SWAP_FAIL;
 682                 goto out_unmap;
 683         }
 684
 685         /* Nuke the page table entry. */
 686         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 687         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 688
 689         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 690         if (pte_dirty(pteval))
 691                 set_page_dirty(page);
 692
 693         /* Update high watermark before we lower rss */
 694         update_hiwater_rss(mm);
 695
 696         if (PageAnon(page)) {
 697                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 698
 699                 if (PageSwapCache(page)) {
 700                         /*
 701                          * Store the swap location in the pte.
 702                          * See handle_pte_fault() ...
 703                          */
 704                         swap_duplicate(entry);
 705                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 706                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 707                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 708                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 709                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 710                         }
 711                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 712 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 713                 } else {
 714                         /*
 715                          * Store the pfn of the page in a special migration
 716                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 717                          * pte is removed and then restart fault handling.
 718                          */
 719                         BUG_ON(!migration);
 720                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 721 #endif
 722                 }
 723                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 724                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 725         } else
 726 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 727         if (migration) {
 728                 /* Establish migration entry for a file page */
 729                 swp_entry_t entry;
 730                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 731                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 732         } else
 733 #endif
 734                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 735
 736
 737         page_remove_rmap(page, vma);
 738         page_cache_release(page);
 739
 740 out_unmap:
 741         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 742 out:
 743         return ret;
 744 }
 745
 746 /*
 747  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 748  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 749  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 750  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 751  *
 752  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 753  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 754  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 755  * around the vma's virtual address space.
 756  *
 757  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 758  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 759  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 760  *
 761  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 762  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 763  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 764  */
 765 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 766 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 767
 768 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 769         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 770 {
 771         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 772         pgd_t *pgd;
 773         pud_t *pud;
 774         pmd_t *pmd;
 775         pte_t *pte;
 776         pte_t pteval;
 777         spinlock_t *ptl;
 778         struct page *page;
 779         unsigned long address;
 780         unsigned long end;
 781
 782         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 783         end = address + CLUSTER_SIZE;
 784         if (address < vma->vm_start)
 785                 address = vma->vm_start;
 786         if (end > vma->vm_end)
 787                 end = vma->vm_end;
 788
 789         pgd = pgd_offset(mm, address);
 790         if (!pgd_present(*pgd))
 791                 return;
 792
 793         pud = pud_offset(pgd, address);
 794         if (!pud_present(*pud))
 795                 return;
 796
 797         pmd = pmd_offset(pud, address);
 798         if (!pmd_present(*pmd))
 799                 return;
 800
 801         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 802
 803         /* Update high watermark before we lower rss */
 804         update_hiwater_rss(mm);
 805
 806         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 807                 if (!pte_present(*pte))
 808                         continue;
 809                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 810                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 811
 812                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 813                         continue;
 814
 815                 /* Nuke the page table entry. */
 816                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 817                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 818
 819                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 820                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 821                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 822
 823                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 824                 if (pte_dirty(pteval))
 825                         set_page_dirty(page);
 826
 827                 page_remove_rmap(page, vma);
 828                 page_cache_release(page);
 829                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 830                 (*mapcount)--;
 831         }
 832         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 833 }
 834
 835 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 836 {
 837         struct anon_vma *anon_vma;
 838         struct vm_area_struct *vma;
 839         int ret = SWAP_AGAIN;
 840
 841         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 842         if (!anon_vma)
 843                 return ret;
 844
 845         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 846                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 847                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 848                         break;
 849         }
 850
 851         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 852         return ret;
 853 }
 854
 855 /**
 856  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 857  * @page: the page to unmap
 858  *
 859  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 860  * contained in the address_space struct it points to.
 861  *
 862  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 863  */
 864 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 865 {
 866         struct address_space *mapping = page->mapping;
 867         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 868         struct vm_area_struct *vma;
 869         struct prio_tree_iter iter;
 870         int ret = SWAP_AGAIN;
 871         unsigned long cursor;
 872         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 873         unsigned long max_nl_size = 0;
 874         unsigned int mapcount;
 875
 876         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 877         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 878                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 879                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 880                         goto out;
 881         }
 882
 883         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 884                 goto out;
 885
 886         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 887                                                 shared.vm_set.list) {
 888                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 889                         continue;
 890                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 891                 if (cursor > max_nl_cursor)
 892                         max_nl_cursor = cursor;
 893                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 894                 if (cursor > max_nl_size)
 895                         max_nl_size = cursor;
 896         }
 897
 898         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 899                 ret = SWAP_FAIL;
 900                 goto out;
 901         }
 902
 903         /*
 904          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 905          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 906          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 907          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 908          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 909          */
 910         mapcount = page_mapcount(page);
 911         if (!mapcount)
 912                 goto out;
 913         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 914
 915         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 916         if (max_nl_cursor == 0)
 917                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 918
 919         do {
 920                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 921                                                 shared.vm_set.list) {
 922                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 923                                 continue;
 924                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 925                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 926                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 927                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 928                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 929                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 930                                 if ((int)mapcount <= 0)
 931                                         goto out;
 932                         }
 933                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 934                 }
 935                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 936                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 937         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 938
 939         /*
 940          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 941          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 942          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 943          */
 944         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 945                 vma->vm_private_data = NULL;
 946 out:
 947         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 948         return ret;
 949 }
 950
 951 /**
 952  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 953  * @page: the page to get unmapped
 954  *
 955  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 956  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 957  * Return values are:
 958  *
 959  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 960  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 961  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 962  */
 963 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 964 {
 965         int ret;
 966
 967         BUG_ON(!PageLocked(page));
 968
 969         if (PageAnon(page))
 970                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 971         else
 972                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 973
 974         if (!page_mapped(page))
 975                 ret = SWAP_SUCCESS;
 976         return ret;
 977 }
 978